Light Influence on Nanomechanical Characterisation of PLZT Ceramics

• Autorzy: Kozielski L. , Adamczyk M. , Rusek K. , Plonska M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ światła na charakterystyki nanomechaniczne ceramiki PLZT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The relaxor ferroelectrics materials are continuously attracting considerable attention due to interesting combination of their mechanical, electrical and chemical properties and their application in microelectromechanical devices (MEMS and HOEMS). To be more specific, their excellent electrostrictive and photostrictive properties coupled with domain mobility and good stability made these "new materials" important component of electroceramics MEMS platforms. Concerning fabrication of these systems the real dilemma for industry stems from mechanical properties of the component in ultra-high stresses that arise in microelectromechanical applications and high residual stress that is created during production process. It is already known that mechanical behaviour of these ferroelectric materials largely depends on random elasto-electric fields connected with the defects distribution and diffusion of defect charges driven by applied external stress. The aim of this paper is an investigation of light induced mechanical anisotropy for polycrystalline and highly photostrictive PLZT ceramics. We demonstrate that mechanical testing can be effectively used for drawing decisive applications conclusions from the hardness and elastic modulus distribution. Technological modification of ferroelectric materials significantly affect mechanical properties. Particularly in PLZT ceramics we observed light influenced significant changes in values of hardness and Young Modulus as well as a friction coefficient.

PL

Relaksory ferroelektryczne są wciąż przedmiotem intensywnych badań naukowych ze względu na interesującą kombinację ich mechanicznych, elektrycznych i chemicznych własności znajdujących zastosowanie w mikromechanicznych urządzeniach (MEMS i HOEMS). W szczególności ich wysokie parametry elektrostrykcyjne i fotostrykcyjne w połączeniu z dużą ruchliwością domen ferroelektrycznych i wysoką odpornością na zmęczenie ferroelektryczne stanowią o ich wysokiej pozycji w aplikacjach MEMS. Przy długoczasowych aplikacjach niezwykle istotnym stają się dobre własności mechaniczne. Powszechnie wiadomo, że mechaniczne charakterystyki materiałów ferroelektrycznych w dużej mierze zależą od przypadkowych pół elektrycznych i naprężeń mechanicznych powiązanych z rozkładem defektów i dyfuzją ładunków defektowych spowodowanych przez naprężenia mechaniczne. Celem tego artykułu jest wyjaśnienie wpływu warunków technologicznych na twardość mechaniczną ceramiki PLZT.

Słowa kluczowe

EN

relaxor ferroelectrics; MEMS; mechanical properties; nanoindentation

PL

relaksory ferroelektryczne; MEMS; właściwości mechaniczne

• 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: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 4
• Strony: 951--955
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozielski L.

autor

Adamczyk M.

autor

Rusek K.

autor

Plonska M.

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

Bibliografia

• [1] K. Nonaka, M. Ariyama, X. N. Cao, T. Hagio, M. Komatsu, Jap. J. Appl. Phys. 39, 5144 (2000).
• [2] P. Poosanaas, K. Uchino, Materials, Fundamentals and Applications. Technical Digest Postconference Edition 46, 402 (2000).
• [3] P. Poosanaas, K. Tonooka, I. Abothu, S. Komarneni, K. Uchino, J. Intelligent Material Systems and Structures 10, 445 (1999).
• [4] K. Nonaka, M. Akiyama, T. Hagio, A. Takase, T. Baba, K. Yamamoto, M. Hiraoka, Journ. Ceram. Soc. Japan 106, 641 (1998).
• [5] P. Poosanaas, A. Dogan S. Thakoor, K. Uchino, S. Schneider, M. Mc Avoy, IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings (1), 553 (1997).
• [6] N. Setter, Electroceramics-based MEMS Fabrication-Technology and Applications Springer, 2005.
• [7] V. M. Fridkin, Crystallography Reports 46, 654 (2001).
• [8] V. M. Fridkin, Ferroelctric semiconductors: New York.
• [9] G. H. Haertling, J. Am. Ceram. Soc. 49, 113 (1966).
• [10] M. Adamczyk, L. Kozielski, M. Pawelczyk, Cer. Int. 34, 1617 (2008).
• [11] W. C. Oliver, G. M. Pharr, J. Mater. Res. 7, 1564 (1992).