Structure, Microstructure, and Properties of Modified Ceramics (Na,Sr)0.5Bi0.5TiO3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Single-phase ceramic samples of new compositions (Na1 – хSrх)0.5Bi0.5TiO3 (x = 0–0.5), including those modified by additives of SiO2 and ZnO oxides, have been obtained by solid-phase synthesis. The crystal structure and microstructure of these samples, as well as their dielectric, nonlinear optical, and local piezoelectric properties, have been studied. The formation of a perovskite-type phase with a pseudocubic unit cell in all synthesized samples and an increase in the cell volume as a result of partial substitution of perovskite structure cations are established. A decrease in the temperature of ferroelectric phase transitions (confirmed by the methods of dielectric spectroscopy and laser second-harmonic generation) to the tetragonal paraelectric phase is revealed. Remanent piezoelectric hysteresis loops are obtained for the synthesized samples in the polarization switching mode; this result confirms the occurrence of ferroelectric polarization switching.

About the authors

G. M. Kaleva

Semenov Institute of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, 119991, Moscow, Russia

Email: kaleva@nifhi.ru
Россия, Москва

E. D. Politova

Semenov Institute of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, 119991, Moscow, Russia

Email: kaleva@nifhi.ru
Россия, Москва

A. V. Mosunov

Moscow State University, 119991, Moscow, Russia

Email: kaleva@nifhi.ru
Россия, Москва

S. Yu. Stefanovich

Moscow State University, 119991, Moscow, Russia

Email: kaleva@nifhi.ru
Россия, Москва

T. S. Ilina

National University of Science and Technology MISiS, 119049, Moscow, Russia

Email: kaleva@nifhi.ru
Россия, Москва

D. A. Kiselev

National University of Science and Technology MISiS, 119049, Moscow, Russia

Email: kaleva@nifhi.ru
Россия, Москва

N. V. Sadovskaya

Shubnikov Institute of Crystallography, Federal Scientific Research Centre “Crystallography and Photonics,” Russian Academy of Sciences, 119333, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: kaleva@nifhi.ru
Россия, Москва

References

  1. Gupta V., Sharma M., Thakur N. // J. Intel. Mat. Sys. Str. 2010. V. 21. P. 1227. https://doi.org/10.1177/1045389X10381659
  2. Sodano H.A., Henry A., Inman D.J., Park G. // J. Intel. Mat. Sys. Str. 2005. V. 16. P. 799.
  3. Sodano H.A., Park G., Inman D.J. // Strain. 2004. V. 40. P. 49.
  4. Веневцев Ю.Н., Политова Е.Д., Иванов С.А. Сегнето- и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария. М.: Химия, 1985, 256 с.
  5. Zhang Sh.J., Eitel R.E., Randall C.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. P. 262904.
  6. Viola G., Tian Y., Yu C. et al. // Prog. Mater. Sci. 2021. V. 122. P. 100837. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2021.100
  7. Zheng T., Wu J., Xiao D., Zhu J. // Prog. Mater. Sci. 2018. V. 98. P. 552. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.06.002
  8. Saito Y., Takao H., Tani I. et al. // Nature. 2004. V. 432. P. 84. https://doi.org/10.1038/nature03028
  9. Takenaka T., Nagata H., Hiruma Y. // Jpn. J. Appl. Phys. 2008. V. 47. P. 3787. https://doi.org/10.1143/JJAP.47.3787
  10. Rödel J., Jo W., Seifert T.P. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2009. V. 92. P. 1153. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2009.03061.x
  11. Panda P.K. // J. Mater. Sci. 2009. V. 44. P. 5049. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3643-0
  12. Bernard J., Bencan A., Rojac T. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2008. V. 91. P. 2409. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2008.02447.x
  13. Смоленский Г.А., Исупов В.А., Аграновская А.И., Крайник Н.Н. // ФТТ. 1961. Т. 2. С. 2982.
  14. Vakhrushev S.B., Isupov V.A., Kvyatkovsky B.E. et al. // Ferroelectrics. 1985. V. 63. P. 153. https://doi.org/10.1080/00150198508221396
  15. Залесский В.Г., Полушина А.Д., Обозова Е.Д. и др. // Письма ЖЭТФ. 2017. Т. 105. № 3. С. 175. https://doi.org/10.7868/S0370274X17030092
  16. Hiruma Y., Nagata H., Takenaka T. // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 084112. https://doi.org/10.1063/1.3115409
  17. Chu B.-J., Chen D.-R., Li G.-R., Jin Q.-R. // J. Eur. Ceram. Soc. 2002. V. 22. P. 2115.
  18. Nagata H., Yoshida M., Makiuchi Y., Takenaka T. // Jpn. J. Appl. Phys. 2003. V. 42. Pt. 1. P. 7401. https://doi.org/10.1143/JJAP.42.7401
  19. Ringgaard M.E., Wurlitzer T. // J. Eur. Ceram. Soc. 2005. V. 25. P. 2701. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2005.03.126
  20. Zuo R., Fang X., Ye C. // Appl. Phys. Lett. 2007 V. 90. P. 092904. https://doi.org/10.1063/1.2710768
  21. Kounga A.B., Zhang S.T., Jo W. et al. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 222902. https://doi.org/10.1063/1.2938064
  22. Xiao D.Q., Lin D.M., Zhu J.G., Yu P. // J. Electroceram. 2008. V. 21. P. 34. https://doi.org/10.1007/s10832-007-9087-5
  23. Li H., Liu Q., Zhou J. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2016. V. 36. P. 2849.
  24. Acosta M., Schmitt L., Molina-Luna L. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2015. V. 98. P. 3405.
  25. Политова Е.Д., Калева Г.М., Голубко Н.В. и др. // Кристаллография. 2018. Т. 63. С. 288. https://doi.org/10.7868/S0023476118020212
  26. Coondoo Indrani Ferroelectrics. Shanghai: In Tech China, 2010. 450 p.
  27. Aksel E., Erdem E., Jakes P. et al. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. P. 012903. https://doi.org/10.1063/1.3455888
  28. Steiner S., Seo I.-T., Ren P. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2019. V. 102. P. 5295.
  29. Ming L., Zhang H., Cook S.N. et al. // Chem. Mater. 2015. V. 27. P. 629.
  30. Jones G.O., Thomas P.A. // Acta Cryst. B. 2002. V. 58. P. 168. https://doi.org/10.1107/S0108768101020845
  31. Tan X., Cheng M., Frederick J. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2011. V. 94. P. 4091.
  32. Политова Е.Д., Мосунов А.В., Стребков В.А и др. // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. С. 784. https://doi.org/10.7868/S0002337X18070205
  33. Politova E.D., Kaleva G.M., Mosunov A.V. et al. // Ferroelectrics. 2020. V. 560. P. 48. https://doi.org/10.1080/00150193.2020.1722882
  34. Yang F., Wu P., Sinclair D. // Solid State Ionics. 2017. V. 299. P. 38.
  35. Politova E.D., Golubko N.V., Kaleva G.M. et al. // J. Adv. Dielectrics. 2018. V. 8. P. 1850004. https://doi.org/10.1142/S2010135X18500042
  36. Politova E.D., Golubko N.V., Kaleva G.M. et al. // Ferroelectrics. 2019. V. 538. P. 45. https://doi.org/10.1080/00150193.2019.1569984
  37. Белышева Т.В., Гатин А.К., Гришин М.В. и др. // Хим. физика. 2015. Т. 34. № 9. С. 56. https://doi.org/10.7868/S0207401X15090046
  38. Громов В.Ф., Герасимов Г.Н., Белышева Т.В. и др. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 1. С. 76. https://doi.org/10.7868/S0207401X18010065
  39. Kurtz S.K., Perry T.T. // J. Appl. Phys. 1968. V. 39. P. 3798.
  40. Stefanovich S.Yu. // Europ. Conf. on Lasers and Elecrto-Optics (CLEO-Europe'94). Amsterdam. Abstracts. 1994. P. 249.
  41. Gannepalli A., Yablon D.G., Tsou A.H., Proksch R. // Nanotechnology. 2013. V. 24. P. 159501. https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/35/355705
  42. Bian J., Xue P., Zhu R. et al. // Appl. Mater. Today. 2020 V. 21. P. 100789. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100789
  43. Shvartsman V.V., Lupascu D.C. // J. Am. Ceram. Soc. 2012. V. 95. P. 1. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04952.x
  44. Lee H.J, Zhang S.H. // Lead-Free Piezoelectrics. N.Y.: Springer, 2012. P. 291. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9598-8_9
  45. Li X., Dong X., Wang F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. P. 2221. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.12.028
  46. Li Q., Liu Y., Withers R.L. et al. // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 052006. https://doi.org/10.1063/1.4745979
  47. Kalinin S.V., Gruverman A., Bonnell D.A. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 795. https://doi.org/10.1063/1.1775881

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (137KB)
3.

Download (3MB)
4.

Download (73KB)
5.

Download (706KB)
6.

Download (691KB)
7.

Download (134KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».