Effects of V2O5 additive on structure and dielectric properties of BiNbO4 ceramics

• Autorzy: Lisińska-Czekaj A. , Czekaj D. , Osińska K. , Adamczyk M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0180

Warianty tytułu

PL

Wpływ V2O5 na strukturę i właściwości dielektryczne ceramiki BiNb4

• Konferencja: Composites and Ceramic Materials - Technology, Application and Testing (13 ; 13-15.05.2013 ; Białowieża, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Goal of the present research was to investigate the influence of V₂O₅ additive on the structure and dielectric properties of BiNbO4 ceramics. To fabricate BiNbO₄ ceramics with V₂O₅ added the solid state reaction route and pressureless sintering was utilized. Thus obtained ceramics was characterized in terms of its microstructure (SEM), chemical composition (EDS), phase composition and crystalline structure (X-ray phase and structural analysis, respectively). Also dielectric properties in both temperature and frequency domains were investigated. The impedance spectroscopy was utilized for dielectric characterization and the measurements of complex impedance were performed within the frequency range ν =10Hz-1MHz and temperature range T =RT-550°C. It was found that V₂O₅ additive changed slightly lattice parameters of BiNbO₄ ceramics, decreased porosity of samples and revealled relaxation phenomena within the frequency ranges ν =10²-10³ Hz and ν =10⁵-10⁶ Hz at temperature T>285°C.

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu dodatku V₂O₅ na strukturę i właściwości dielektryczne ceramiki BiNbO₄. Do wytworzenia ceramiki zastosowano metodę reakcji w fazie stałej i spiekanie swobodne w atmosferze powietrza. Ceramikę poddano badaniom morfologii (SEM). składu chemicznego (EDS) oraz rentgenowskiej analizie fazowej i strukturalnej. Właściwości dielektryczne w domenie częstotliwości (v =10Hz-lMHz) i temperatury (T =RT-550°C) zbadano przy pomocy spektroskopii impedancyjnej. Stwierdzono, że dodatek V₂O₅ powoduje niewielką zmianę parametrów komórki elementarnej, zmniejsza porowatość ceramiki oraz pozwolił zaobserwować zjawiska relaksacyjne występujące w dwóch zakresach częstotli- wości: v = 10²-10³ Hz oraz v =10⁵-10⁶ Hz w temperaturze T>285°C.

Słowa kluczowe

EN

BiNbO4 ceramics; V2O5 additive; morphology; crystal structure; phase analysis; dielectric properties

PL

ceramika BiNbO4; dodatek V2O5; morfologia; struktura krystaliczna; analiza fazowa; właściwości dielektryczne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 4
• Strony: 1387--1390
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lisińska-Czekaj A.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., Sosnowiec, 41-200, Poland

autor

Czekaj D.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., Sosnowiec, 41-200, Poland

autor

Osińska K.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., Sosnowiec, 41-200, Poland

autor

Adamczyk M.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., Sosnowiec, 41-200, Poland

Bibliografia

• [1] Ch.-L. Huang, M.-H. Weng, G.-M. Shan, Effect of V2O5 and Cu Oadditives on sintering behavior and microwave dielectric properties of Bi Nb O4 ceramics, Journal of Materials Science 35, 5443-5447 (2000).
• [2] W. Wersing, Microwave ceramics for resonators and filters, Current Opinion in Solid State and Materials Science 1, 715-731 (1996).
• [3] H. Kagata, T. Inoue, J. Kato, I. Kameyama, Low-fire bismuth-based dielectric ceramics for microwave use, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 3152 (1992).
• [4] M. Płońska, D. Czekaj, Studies of temperature and fabrication methods influence on structure and microstructure of BiNbO4 microwave electroceramics, Archives of Metallurgy and Materials 56, 1169-1175 (2011).
• [5] A. Lisińska-Czekaj, D. Czekaj, Fabrication and study of Bi Nb O4 ceramics, Key Engineering Materials 512-515, 1212-1217 (2012).
• [6] D. Czekaj, A. Lisińska-Czekaj, M. Adamczyk, L. Kozielski, Low temperature fabrication and study of bismuth-based microwave ceramics of ABO4 - type structure, Proceedings of 20th Annual International Conference on Composites or Nano Engineering ICCE-20, Beijing, China, 2012.
• [7] R. Radha, H. Muthurajan, N. R. Koteswara, Sivaram Pradhan, U. N. Gupta, Low temperature synthesis and characterization of Bi Nb O4 powders, Materials Characterization 59, 1083-1087 (2008).
• [8] Y.-Ch. Liou, W.-Ch. Tsai, H.-M. Chen, Low-temperature synthesis of Bi Nb O4 ceramics using reaction-sintering process, Ceramics International 35, 2119-2122 (2009).
• [9] Sang Ki Ko, Kyung Yong Kim, Byong Ho Kim, Characteristics of tapped microstrip bandpass filter in Bi Nb O4 ceramics, Journal of Materials Science: Materials in Electronics 9, 351-356 (1998).
• [10] N. Wang, M.-Y. Zhao, Z.-W. Yin, W. Li, Effects of complex substitution of La and Nd for Bi on the microwave dielectric properties of Bi Nb O4 ceramics, Materials Research Bulletin 39, 439 (2004).
• [11] E. S. Kim, W. Choi, Effect of phase transition on the microwave dielectric properties of BiNbO4, Journal of the European Ceramic Society 26, 1761-1766 (2006).
• [12] D. Czekaj, A. Lisińska-Czekaj, K. Osińska, Effect of Bi2O3 excess on morphology and structure of Bi Nb O4 ceramics, submitted to Archives of Metallurgy and Materials, 2013.
• [13] H. M. Rietveld, The Rietveld method -ahistorical perspective, Austr. J.Phys. 41, 113-116 (1988).
• [14] C. R. Hubbard, E. H. Evans, D. K. Smith, The reference intensity ratio for computer simulated powder patterns, J. Appl. Crystallogr. 169, 169-174 (1976).
• [15] B. A. Boukamp, Electrochemical impedance spectroscopy in solid state ionics: recent advances, Solid State Ionics 169, 65-73 (2004).
• [16] B. A. Boukamp, Alinear Kronig-Kramers transform test for immitance data validation, J. Electrochem. Soc. 142, 1885-1894 (1995).
• [17] D. Czekaj, A. Lisińska-Czekaj, T. Orkisz, J. Orkisz, G. Smalarz, Impedance spectroscopic studies of sol-gel derived barium strontium titanate thin films: J. Europ. Ceram. Soc. 30, 465 (2010).
• [18] A. Lisińska-Czekaj, Wielofunkcyjne materiały na osnowie tytanian bizmutu, Uniwersytet Śląski, Wydawnictwo Gnome, Katowice, 2012.