Dielectric, ferroelectric and optical properties of Na and Nb co-doped (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3

Асіф Алі; Хайна Захід

doi:10.15330/pcss.22.4.607-613

Автор(и)

Асіф Алі Університет Абдал-Валі-хана Мардан
Хайна Захід Університет Абдал-Валі-хана Мардан

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.22.4.607-613

Ключові слова:

BaTiO3, Bi0.5Na0.5TiO3, діелектричні властивості, фероелектричні властивості, густина енергії

Анотація

Керамічний [(Bi_0.5Na_0.5)_0.94Ba_0.06]_1-xNa_xTi_1-xNb_xO₃ (x = 0.05 та 0.10) отримано відомим способом твердотільного спікання. Рентгенодифракційний аналіз зразків вказав на формування кубічної структури. Подібна структура спостерігається із раманівських спектрів досліджуваних зразків. Оптична ширина забороненої зони зразків дещо зменшувалася від 3,08 до 3,06 еВ при додаванні рівнів Na⁺ та Nb⁵⁺. Додавання Na⁺ і Nb⁵⁺ змістило T_m у бік кімнатної температури. Зразок із x = 0,05 мав стабільну відносну проникність ɛ_r(mid) = 3914 у діапазоні температур 79 - 350 ℃ і tand < 0,025 (104 - 279 ℃). Густина енергії зразка із x = 0,05 становила 0,4 Дж/см³, яка зменшилась до 0,32 Дж/см³ при накладанні електричного поля 50 кВ/см з подальшим заміщенням Na⁺ і Nb⁵⁺ (тобто x = 0,10).

Посилання

R.H. Havemann, B.E. Gnade, C.-C. Cho, Porous dielectric material with a passivation layer for electronics applications (Google Patents, 1997).

R. Muhammad, Y. Iqbal, I.M. Reaney, J. Am. Ceram. Soc. 99, 2089 (2016); https://doi.org/10.1111/jace.14212.

R. Muhammad, Y. Iqbal, Ceram. Int. 42, 19413 (2016); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.08.152.

S.-E. Park, T.R. Shrout, J. Appl. Phys. 82, 1804 (1997); https://doi.org/10.1063/1.365983.

K. Yao, S. Chen, M. Rahimabady, M.S. Mirshekarloo, S. Yu, F.E.H. Tay, T. Sritharan, L. Lu, IEEE Trans. Sonics Ultrason. 58, 1968 (2011); https://doi.org/10.1109/TUFFC.2011.2039.

B. Ma, M. Narayanan, S. Tong, U. Balachandran, J. Mater. Sci. 45, 151 (2010); https://doi.org/10.1007/s10853-009-3910-0.

N. Zhang, L. Li, J. Chen, J. Yu, Mater. Lett. 138, 228 (2015); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.09.123.

Y. Li, W. Chen, Q. Xu, J. Zhou, X. Gu, Mater. Lett. 59, 1361 (2005); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2004.12.041.

V. Shuvaeva, D. Zekria, A. Glazer, Q. Jiang, S. Weber, P. Bhattacharya, P. Thomas, Phys. Rev. B 71, 174114 (2005); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.174114.

R. Muhammad, A. Khesro, M. Uzair, J. Electron. Mater. 45, 4083 (2016); https://doi.org/10.1007/s11664-016-4589-z.

A. Zeb, S. Milne, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 9243 (2015); https://doi.org/10.1007/s10854-015-3707-7.

V.R. Mudinepalli, N.R. Reddy, W.-C. Lin, K.S. Kumar, B. Murty, Adv. Mater. Lett. 6, 27 (2015); https://doi.org/10.1007/s12648-015-0743-3.

S.T. Zhang, A.B. Kounga, E. Aulbach, Y. Deng, J. Am. Ceram. Soc. 91, 3950 (2008); https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2008.02778.x.

M. Isaza-Ruiz, J. Henon, O. Durand-Panteix, G. Etchegoyen, F. Rossignol, P. Marchet, Ceram. Int. 42, 14635 (2016); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.06.084.

X.S. Qiao, X.M. Chen, H.L. Lian, W.T. Chen, J.P. Zhou, P. Liu, J. Am. Ceram. Soc. 99, 198 (2016); https://doi.org/10.1111/jace.13941.

X. Lu, J. Xu, L. Yang, C. Zhou, Y. Zhao, C. Yuan, Q. Li, G. Chen, H. Wang, J. Materiomics 2, 87 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jmat.2016.02.001.

F. Gao, X. Dong, C. Mao, H. Zhang, F. Cao, G. Wang, J. Appl. Phys. 110, 094109 (2011); https://doi.org/10.1063/1.3660283.

Q. Xu, H. Liu, Z. Song, X. Huang, A. Ullah, L. Zhang, J. Xie, H. Hao, M. Cao, Z. Yao, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 322 (2016); https://doi.org/10.1007/s10854-015-3757-x.

R. Muhammad, J. Camargo, A. Prado, M.S. Castro, Mater. Lett. 233, 258 (2018); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.09.022.

R. Muhammad, A. Ali, J. Camargo, M.S. Castro, ChemistrySelect. 5, 3730 (2020); https://doi.org/10.1002/slct.202000243.

Q. Xu, T. Li, H. Hao, S. Zhang, Z. Wang, M. Cao, Z. Yao, H. Liu, J. Eur. Ceram. Soc. 35, 545 (2015); https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.09.003.

R.D. Shannon, Acta Crystallogr. A 32, 751 (1976); https://doi.org/10.1107/S0567739476001551.

Q. Xu, Z. Song, W. Tang, H. Hao, L. Zhang, M. Appiah, M. Cao, Z. Yao, Z. He, H. Liu, J. Am. Ceram. Soc. 98, 3119 (2015); https://doi.org/10.1111/jace.13693.

M.K. Niranjan, T. Karthik, S. Asthana, J. Pan, U.V. Waghmare, J. Appl. Phys. 113, 194106 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4804940.

J. Hao, B. Shen, J. Zhai, C. Liu, X. Li, X. Gao, J. Appl. Phys. 113, 114106 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4795511.

R. Muhammad, A. Khesro, J. Am. Ceram. Soc. 100, 1091 (2017); https://doi.org/10.1111/jace.14684.

D. Tenne, A. Soukiassian, M. Zhu, A. Clark, X. Xi, H. Choosuwan, Q. He, R. Guo, A. Bhalla, Phys. Rev. B 67, 012302 (2003); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.012302.

R.D. Shannon, J. Appl. Phys. 73, 348 (1993); https://doi.org/10.1063/1.353856.

J. Suchanicz, I. Jankowska-Sumara, T.V. Kruzina, J. Electroceram. 27, 45 (2011); https://doi.org/10.1007/s10832-011-9648-5.

I. Siny, E. Husson, J. Beny, S. Lushnikov, E. Rogacheva, P. Syrnikov, Ferroelectrics 248, 57 (2000); https://doi.org/10.1080/00150190008223669.

M. Zannen, A. Lahmar, M. Dietze, H. Khemakhem, A. Kabadou, M. Es-Souni, Mater. Chem. Phys. 134, 829 (2012); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2012.03.076.