1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 12, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 12, стр. 1377-1382

Получение, микроструктура, диэлектрические и сегнетоэлектрические свойства модифицированных керамических образцов (1 – x)(K0.5Na0.5)NbO3⋅xLiNbO3

Е. Д. Политова 1, *, Г. М. Калева 1, А. В. Мосунов 2, С. Ю. Стефанович 2, Е. В. Клюкина 3, Е. А. Беспалова 3, А. В. Лопатин 3, Н. М. Метальников 3, М. Э. Сапрыкин 3, А. Б. Логинов 2, И. В. Оразов 4, Б. А. Логинов 4

1 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
119991 Москва, ул. Косыгина, 4, Россия

2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Ленинские горы, 1, Россия

3 Образовательный центр “Сириус”
354349 Сочи, Олимпийский пр., 40, Россия

4 Национальный исследовательский университет “Московский институт электронной техники”
124498 Москва, Зеленоград, пл. Шокина, 1, стр. 2, Россия

* E-mail: politova@nifhi.ru

Поступила в редакцию 15.04.2022
После доработки 14.06.2022
Принята к публикации 15.06.2022

Аннотация

Методом твердофазного синтеза получены однофазные керамические образцы со структурой перовскита (1 – x)(K0.5Na0.5)NbO3⋅xLiNbO3 (KNN–LN) с x = 0–0.10, модифицированные добавками CuO и KCl, изучены фазовый состав, параметры структуры, микроструктура, диэлектрические и сегнетоэлектрические свойства. Установлено повышение температуры Кюри и понижение температуры полиморфного фазового перехода при повышении содержания ниобата лития, сопровождающие уменьшение параметров решетки перовскита в соответствии с радиусами катионов в подрешетке А. Выявлено повышение диэлектрической проницаемости при комнатной температуре для образца с x = 0.02, коррелирующее с повышением спонтанной поляризации, определяемой методом генерации второй гармоники лазерного излучения.

Ключевые слова: ниобат калия-натрия, керамика, структура перовскита, микроструктура, сегнетоэлектрик, диэлектрические свойства

Список литературы

  1. Saito Y., Takao H., Tani I., Nonoyama T., Takatori K., Homma T., Nagaya T., Nakamura M. Lead-Free Piezoceramics // Nature. 2004. V. 432. P. 84–87. https://doi.org/10.1038/nature03028

  2. Maeder M.D., Damjanovic D., Setter N. Lead Free Piezoelectric Materials // J. Electroceram. 2004. V. 13. P. 385–392.

  3. Takenaka T., Nagata H., Hiruma Y. Current Developments and Prospective of Lead-Free Piezoelectric Ceramics // Jpn. J. Appl. Phys. 2008. V. 47. P. 3787–3801. https://doi.org/10.1143/JJAP.47.3787

  4. Panda P.K. Review: Environmental Friendly Lead-Free Piezoelectric Materials // J. Mater. Sci. 2009. V. 44. P. 5049–5062. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3643-0

  5. Coondoo I., Panwar N., Kholkin A. Lead-Free Piezoelectrics: Current status and perspectives // J. Adv. Dielectr. 2013. V. 3. 1330002 (22 pages). https://doi.org/10.1142/S2010135X13300028

  6. Rödel J., Webber K.G., Dittmer R., Wook Jo, Kimura M., Damjanovic D. Transferring Lead-Free Piezoelectric Ceramics into Application // J. Eur. Ceram. Soc. 2015. V. 35 P. 1659–1681. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.12.013

  7. Panda P.K., Sahoo B. PZT to Lead Free Piezo Ceramics: A Review // Ferroelectrics. 2015. V. 474. P. 128–143. https://doi.org/10.1080/00150193.2015.997146

  8. Shao T., Du H., Ma H. et al. Potassium-Sodium Niobate Based Lead-Free Ceramics: Novel Electrical Energy Storage Materials // J. Mater. Chem. A. 2017. V. 5. P. 554–563. https://doi.org/10.139/C6TA07803F

  9. Rodel J., Li J. Lead-Free Piezoceramics: Status and Perspectives // MRS Bull. 2018. V. 43. P. 576–580.  https://doi.org/10.1557/mrs.2018.181

  10. Dongxu Li, Xiaojun Zeng, Zhipeng Li, Zong-Yang Shen, Hua Hao, Wenqin Luo, Xingcai Wang, Fusheng Song, Zhumei Wang, Yueming Li. Progress and Perspectives in Dielectric Energy Storage Ceramics // J. Adv. Ceram. 2021 V. 10. № 4. P. 675–703. https://doi.org/10.1007/s40145-021-0500-3

  11. Suchanicz J., Smeltere I., Finder A., Konieczny K., Garbarz-Glos B., Bujakiewicz-Koronska R., Latas M., Antonova M., Sternberg A., Sokolowski M. Dielectric and Ferroelectric Properties of Lead-Free NKN and NKN-Based Ceramics // Ferroelectrics. 2011. V. 424. P. 53–58. https://doi.org/10.1080/00150193.2011.623927

  12. Cheng L., Wang K., Yao F., Zhu F., Li J. Composition Inhomogeneity due to Alkaline Volatilization in Li-Modified (K,Na)NbO3 Lead-Free Piezoceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2013. V. 96. P. 2693–2695. https://doi.org/10.1111/jace.12497

  13. Li J.F., Wang K., Zhu F.Y., Cheng L.Q., Yao F.Z. (K,Na)NbO3-Based Lead-Free Piezoceramics: Fundamental Aspects, Processing Technologies, and Remaining Challenges // J. Am. Ceram. Soc. 2013. V. 96. P. 3677–3696. https://doi.org/10.1111/jace.12715

  14. Wu J.G., Xiao D.Q., Zhu J.G. Potassium-Sodium Niobate Lead-Free Piezoelectric Materials: Past, Present, and Future of Phase Boundaries // Chem. Rev. 2015. V. 115. P. 2559–2595. https://doi.org/10.1021/cr5006809

  15. Malic B., Koruza J., Hrescak J., Bernard J., Wang K., Fisher J., Bencan A., Sintering of Lead-Free Piezoelectric Sodium Potassium Niobate Ceramics // Materials. 2015. V. 12. P. 8117–8146. https://doi.org/10.3390/ma8125449

  16. Логинов Б.А., Логинов П.Б., Логинов В.Б., Логинов А.Б., Зондовая микроскопия: применения и рекомендации по разработке // Наноиндустрия. 2019. Т. 12. № 6. С. 352–365. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2019.12.6.352.364

  17. Loginov B.A., Bozhev I.V., Bokova-Sirosh S.N., Obraztsova E.D., Ismagilov R.R., Loginov B.A., Obraztsov A.N., Few-Layer Graphene Formation by Carbon Deposition on Polycrystalline Ni Surface // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 494. P. 1030–1035. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.07.254

  18. Логинов Б.А. Некоторые новые возможности зондовой микроскопии для анализа поверхности полупроводниковых структур. Тр. XXV Междунар. симп. “Нанофизика и наноэлектроника” (9–12 марта 2021 г.) Нижний Новгород. Т. 2. С. 739–740.

  19. Politova E.D., Golubko N.V., Kaleva G.M., Mosunov A.V., Sadovskaya N.V., Stefanovich S.Yu., Kiselev D.A., Kislyuk A.M., Chichkov M.V., Panda P.K. Structure, Ferroelectric and Piezoelectric Properties of KNN-Based Perovskite Ceramics // Ferroelectrics. 2019. V. 538 P. 45–51. https://doi.org/10.1080/00150193.2019.1569984

  20. Politova E.D., Kaleva G.M., Golubko N.V., Mosunov A.V., Sadovskaya N.V., Kiselev D.A., Kislyuk A.M., Ilina T.S., Stefanovich S.Yu. Silver Niobate Doped Lead-Free Perovskite KNN Ceramics // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. V. 848. 012072. https://doi.org/10.1088/1757-899X/848/1/012072

  21. Politova E.D., Kaleva G.M., Mosunov A.V., Stefanovich S.Yu., Sadovskaya N.V., Ilina T.S., Kislyuk A.M., Kiselev D.A. Influence of A-Site Doping on Properties of Lead-Free KNN-Based Perovskite Ceramics // Ferroelectrics. 2021. V. 575. P. 158–166. https://doi.org/10.1080/00150193.2021.1888239

  22. Таланов М.В., Шилкина Л.А., Резниченко Л.А. Синтез и свойства твердых растворов на основе Na1–xKxNbO3 в системе CuNb2O6–NaNbO3–KNbO3 // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 10. С. 1134–1140.  https://doi.org/10.7868/S0002337X16100183

  23. Калева Г.М., Мосунов А.В., Стефанович С.Ю., Политова Е.Д. Особенности формирования и диэлектрические свойства твердых растворов на основе ниобата калия-натрия // Неорган. материалы. 2013. Т. 49. № 8. С. 885–892. https://doi.org/10.7868/S0002337X13080071

  24. Калева Г.М., Политова Е.Д., Мосунов А.В., Стефанович С.Ю. Фазообразование, структура и диэлектрические свойства модифицированной керамики ниобата калия-натрия // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 10. С. 1130–1136. https://doi.org/10.31857/S0002337X20100073

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал