Basic properties of lead-zirconate-titanate ceramics at morphotropic boundary

• Autorzy: Czekaj D. , Bućko M.M.

Warianty tytułu

PL

Podstawowe właściwości cyrkonianu-tytanianu ołowiu na granicy morfotropowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Investigations into lead zirconate-titanate (PZT) ceramics with the chemical composition from the morphotropic region are reviewed. It is shown that to improve the properties of the basic PZT ceramic material almost always a dopant, modifier, or other composition in the solid solution is included. In order to achieve the appropriate set of properties more than one type of additive (donor, acceptor or isovalent) is included to the given chemical composition. It is indicated that PZT ceramics exhibits high sensitivity to technological conditions, temperature and electric field applied. Quality of ceramics can be checked by means of structural analysis and thus temperature dependencies of electrophysical parameters of PZT-type ceramics and their changes caused by changes of PbTiO3 content in PZT-type solid solution can be explained.

PL

Praca przedstawia syntetyczną analizę właściwości cyrkonianu-tytanianu ołowiu (PZT) w zakresie składów chemicznych odpowiadających przemianie morfotropowej. Wykazano, że praktycznie w każdym przypadku poprawa właściwości PZT związana jest z modyfikacja strukturalną spowodowaną obecnością domieszki i utworzeniem roztworu stałego. Osiągnięcie optymalnych właściwości związane jest zazwyczaj z wprowadzeniem do roztworu stałego więcej niż jednego rodzaju domieszki: donorowej, akceptorowej lub izowalencyjnej. Stwierdzono, że na właściwości tego typu materiałów istotny wpływ mają zarówno sposób ich wytwarzania, jak i obecność pola elektrycznego. Temperaturowe zmiany właściwości PZT mają ścisły związek ze składem chemicznym roztworów stałych a w konsekwencji z ich składem fazowym w pobliżu granicy morfotropowej.

Słowa kluczowe

EN

PZT; morphotropic boundary; dielectric properties; piezoelectric properties

PL

PZT; granica morfotropowa; właściwości dielektryczne; właściwości piezoelektryczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 65, nr 1
• Strony: 50--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Czekaj D.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Sniezna St., 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Bućko M.M.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Burns, G.: Solid State Physics, Academic Press Inc., Boston, 1985.
• [2] Jaffe, B., Cook, W.R., Jaffe, H.: Piezoelectric Ceramics, Academic Press Inc., London, New York, 1971.
• [3] Jaffe, B., Marzullo, S., Roth, R.S.: Properties of piezoelectric ceramics in the solid solution series lead titanate-lead zirconate-lead oxide: Tin oxide and lead titanate-lead hafnate, J. Res. Natl. Bur. Stand., 55, (1955), 239-254.
• [4] Xu, Y.: Ferroelectric Materials and their Applications, Elsevier Science Publisher, Amsterdam, 1991.
• [5] Noheda, B., Cox, D.E., Shirane, G., Gonzalo, J.A., Cross, L.E., Park, S-E.: A monoclinic ferroelectric phase in the Pb(Zr1−xTix)O3 solid solution, Appl. Phys. Lett., 74, (1999), 2059-2061.
• [6] Noheda, B., Gonzalo, J.A., Caballero, A., Moure, C., Cox, D.E., Shirane, G.: New features of the morphotropic phase boundary in the Pb(Zr1−xTix)O3 system, Ferroelectrics, 237, (2000), 237-244.
• [7] Noheda, B., Gonzalo, J.A., Cross, L.E., Guo, R., Park, S-E., Cox, D.E., Shirane, G.: Tetragonal-to-monoclinic phase transition in a ferroelectric perovskite: The structure of PbZr0.52Ti0.48O3, Phys. Rev. B, 61, (2000), 8687-8695.
• [8] Noheda, B., Cox, D.E., Shirane, G., Guo, R., Jones, B., Cross, L.E.: Stability of the monoclinic phase in the ferroelectric perovskite PbZr1-xTixO3, Phys. Rev. B, 63, (2001), 014103.
• [9] Fesenko, E.G., Danciger, A.Ya., Razumovskaya, O.N.: New Piezoceramic Materials, Izdatielstwo RGU, Rostov-na-Donu, 1983 (in Russian).
• [10] Warren, W.L., Tuttle, B.A., McWhorter, P.J., Rong, F.C., Poindexter, E.H.: Identification of paramagnetic Pb+3 defects in lead zirconate titanate ceramics, Appl. Phys. Lett., 62, (1993), 482-484.
• [11] Eyraud, L., Eyraud, P., Audigier, D., Richard, C., Claudel, B.: Fluoridated PZT ceramics for power transducers, J. Sol. State Chem., 130, (1997), 103-109.
• [12] Dudek, J., Dudkevich, V.P., Razumovskaya, O.N., Reznichenko, L.A., Surowiak, Z., Zakharchenko, I.N.: Physical properties and structure of lead deficient PZT-type piezoceramics, Pol. J. Appl. Chem., 41, (1997), 295-316.
• [13] Glinchuk, M.D., Bykov, I.P., Kurliand, V.M., Boudys, M., Kala, T., Nejezchleb, K.: Valency states and distribution of manganes ions in PZT ceramics simultaneously doped with Mn and Nb, Phys. Solidi A., 122, (1990), 341-346.
• [14] Berlincourt, D.: Piezoelectric ceramic compositional development, J. Acoust. Soc. Am., 91, (1992), 3034-3040.
• [15] Eyraud, L., Eyraud, P., Claudel, B.: Influence of simultaneous heterovalent substitutions in both cationic sites on the ferroelectric properties of PZT type ceramics, J. Solid State Chem., 53, (1984), 266-272.
• [16] Dudek, J., Kuprianov, M.F., Łoposzko, M., Fesenko, E.G.: Specificity of polarization of the textured ferroelectric piezoceramics, Acta Phys. Pol. A, 63, (1983), 115-120.
• [17] Dudek, J., Konstantinov, G.M., Kuprijanov, M.F., Nogas, E.: Właściwości ceramiki typu PZT o składach należących do obszaru morfotropowego, Fiz. Chem. Metal., 12, (1993), 91-101.