Electrical properties of La modified SrBi4Ti3.975Zr0.025O15 ceramics

Editorial Board PCSS Journal; Б. Мамата

doi:10.15330/pcss.27.1.135-143

Автор(и)

Б. Мамата Інженерно-технологічний коледж Гітанджалі, Хайдарабад, Телангана, Індія

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.27.1.135-143

Ключові слова:

сегнетоелектричні властивості, діелектричні властивості, електромеханічні властивості, п’єзоелектричні властивості

Анотація

Полікристалічні кераміки Sr(Bi₄₋ₓLaₓ)(Ti₃.₉₇₅Zr₀.₀₂₅)O₁₅ (x = 0,025; 0,05; 0,075 та 0,1) отримано методом твердофазного синтезу. Зразки досліджено методами рентгенівської дифракції (XRD), скануючої електронної мікроскопії (SEM) та енергодисперсійного аналізу (EDS). За результатами XRD і SEM підтверджено формування фази та оцінено розміри частинок, тоді як EDS-спектри підтвердили склад зразків. Досліджено діелектричні, сегнетоелектричні та п’єзоелектричні властивості. Встановлено, що зі збільшенням вмісту La зростає залишкова поляризація (Pr), тоді як температура Кюрі (Tc) та діелектрична проникність зменшуються. Водночас, коефіцієнти електромеханічного зв’язку та п’єзоелектричні коефіцієнти заряду зростають із підвищенням концентрації La. Отримані композиції є перспективними для застосування в системах накопичення енергії, сенсорах і функціональних пристроях завдяки покращеним п’єзоелектричним властивостям.

Посилання

E. C. Subbarao, Ferroelectricity with mixed bismuth oxides with layer type structure, J. Chem. Phys. 34, 695 (1961).

I. M. Reaney, and D. Damjanovic D, Crystal structure and domain-wall contributions to the piezoelectric properties of strontium bismuth titanate ceramics, J. Appl. Phys. 80 (7), 4223 (1996).

M. Kimura et al., Piezoelectric properties in textured ceramics of bismuth layer-structured ferroelectrics, J. Electroceram. 21 (1-4), 55 (2008).

H. Park et al., Lanthanum-substituted bismuth titanate for use in non-volatile memo ries, Nature 401 (6754), 682 (1999).

P. Nayak, T. Badapanda, and S. Panigrahi, Investigation of site selectivity of lanthanum in SrBi4Ti4O15 ceramic by structural, dielectric, ferroelectric and conduction behavior, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28 (1), 625 (2017).

P. Nayak et al., An approach for correlating the structural and electrical properties of Zr4þ -modified SrBi4Ti4O15/SBT ceramic, RSC Adv. 7 (27), 16319 (2017).

N. Padamavathi et al., Effect of simultaneous doping of Pr and Sm on electrical con ductivity and relaxation process in BLSF-SrBi4Ti4O15, Ferroelectrics 474 (1), 83 (2015).

L. Yu et al., Reddish orange-emitting and improved electrical properties of Sm2O3-doped SrBi4Ti4O15 multifunctional ceramics, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28 (21), 16341 (2017).

H. Zou et al., Photoluminescence, enhanced ferroelectric and dielectric properties of Pr3+ doped SrBi4Ti4O15 multifunctional ceramics, Ferroelectrics 488 (1), 62 (2015).

Q. Zhang et al., Photoluminescence, photochromism, and reversible luminescence modu lation behavior of Sm-doped Na0.5Bi2.5Nb2O9 ferroelectrics, J. Eur. Ceram. Soc. 37 (3), 955 (2017).

S. Pandey, O. Parkash, and D. Kumar, Structural, dielectric, ferroelectric and impedance spectroscopic studies on Ba1 xSrxTiO3(0.15 x 0.35), Mod. Phys. Lett. B. 33 (17), 1950193 (2019).

Kumar, and K. B. R. Varma, Influence of lanthanum doping on the dielectric, ferroelec tric and relaxor behaviour of barium bismuth titanate ceramics, J. Phys. D. Appl. Phys. 42 (7), 075405 (2009).

W. Wang et al., Properties of Nd-substituted SrBi4Ti4O15 ferroelectric ceramics, J. Phys. D. Appl. Phys. 39 (2), 370 (2006).

D. Peng et al., Bright upconversion emission, increased Tc, enhanced ferroelectric and piezoelectric properties in Er-doped CaBi4Ti4O15 multifunctional ferroelectric oxides, J. Am. Ceram. Soc. 96 (1), 184 (2013).

J. Zhu et al., Study on properties of lanthanum doped SrBi4Ti4O15 and Sr2Bi4Ti5O18 ferro electric ceramics, Jpn. J. Appl. Phys. 42 (Part 1, No. 8), 5165 (2003).

P. Nayak et al., Effect of sintering temperature on electrical properties of SrBi4Ti4O15 cer amics, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26 (5), 2913 (2015).

A. R. James, Effect of oxygen assisted sintering on piezoelectric properties of SrBi4Ti4O15 ceramics prepared via high energy mechanochemical processing, Ceram. Int. 41 (3), 5100 (2015).

Mamatha B. and Sarah P., Journal of Advanced Dielectrics 2 (2012) 1250023

Mamatha B and Ashok K, Ferroelectrics, 603 (2023) 169-175.

Mamatha B and Ashok K, Integrated Ferroelectrics 221 (2021), 239-244

Mamatha B, Ashok K, James AR and Sarah P, Ferroelectrics 582 (2021), 192-203

Maiti T., Guo R. and Bhalla A.S., J. Am. Ceram. Soc. 91 (2008) 1769

Rong hui, jun zhu, wang-ping lu and xiao-bing chen, Integrated ferroelectrics 65 (2004) 135

Chen Y. P., Yao Y. Y., Bao Z. H., Bao P., Zhu J. S. and Wang Y. N., Materials Letters 57 (2003) 3623

Ashok K., Sarah P. and Raju V.S., Advanced Materials Research 428 (2012) 52

Morrison F. D., Sinclair D. C. and A. R. West, J. Appl. Phys. 86 (1999) 6355

Morrison F. D., Sinclair D. C., Skakle J. M. S. and West A. R., J. Am. Ceram. Soc. 81 (1998) 1957

Zhang Na, Yujun Feng and Zhuo Xu, Materials Letters 65 (2011) 1611

Diez-Betriu X., Garcia J. E., Ostos C., Boya A. U., Ochoa D. A., Mestres L. and Perez R., Materials Chemistry and Physics 125 (2011) 493

Shannon R. D. and Provist C. T., Acta cryst. B 25 (1969) 925

Hirofumi Matsuda, Takashi Iiiima, Hiroshi Uchida, Isao Okada, Takayuki Watanabe, Hiroshi Funakubo, Minoru Osada and Masato Kakihana, Jap. J. Appl. Phy. 42 (2003) 949

Chen X. B., Hui R., Zhu J., Lu W. P. and Mao X. Y., J. Appl. Phys. 96 (2004) 5697

Chakrabarti A. and Bera J., Journal of Alloys and Compounds 505 (2010) 668–674

Subbarao E. C., J. Phys. Chem. Solids. 23 (1962) 665

Suarez Donaji.Y. and Reaney I.M., J. Mater. Res. 16 (2001) 3139

Aueiello O. and Ramesh R., Mater. Res. Bull. 21 (1996) 31