Structural, Dielectric Specroscopy and Internal Friction Correlation in BaBi₂Nb₂O₉ Ceramics

• Autorzy: Adamczyk M. , Kozielski L. , Zachariasz R. , Pawełczyk M. , Szymczak L.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0001

Warianty tytułu

PL

Korelacje pomiędzy strukturą, spektroskopią dielektryczną i tarciem wewnętrznym w ceramice BaBi₂Nb₂O₉

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research presented in this paper concerns BaBi₂Nb₂O₉ (BBN) which is the member of the Aurivillius family and seems to be interesting from the point of view of its potential applications in storage media. Our investigations focused on temperature dependence crystal structure and mechanical properties of this ceramics as well as on the dielectric properties of samples. Correlation between positions of the maximum of the real part of electric permittivity and the behavior integral width of diffraction lines XRD versus temperature had been discussed based of the presence of polar nano-regions with orthorhombic distortion in macroscopic tetragonal matrix.

PL

Wyniki badań przedstawionych w niniejszej pracy dotyczą ceramiki BaBi₂Nb₂O₉ (BBN), która należy do rodziny materiałów o strukturze Aurivillius’a. Materiały te są bardzo interesujące z punktu widzenia zastosowań w urządzeniach elektronicznych. Przeprowadzone badania umożliwiły określenie temperaturowych zmian struktury krystalicznej oraz własności mechanicznych badanej ceramiki. Otrzymane zależności porównano z wynikami badań dielektrycznych. Stwierdzone korelacje pomiędzy położeniami maksimów na wykresie temperaturowej zależności rzeczywistej części przenikalności elektrycznej a zachowaniem całkowej szerokości połówkowej linii dyfrakcyjnych zostały przedyskutowane z uwzględnieniem obecności nano-obszarów polarnych o dystorsji rombowej w tetragonalnej makroskopowej matrycy.

Słowa kluczowe

EN

relaxor ferroelectrics; mechanical properties; ceramics

PL

relaxor ferroelektryczny; właściwości mechaniczne; ceramika

• 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: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 1
• Strony: 7--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Adamczyk M.

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

autor

Kozielski L.

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

autor

Zachariasz R.

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

autor

Pawełczyk M.

• Wyższa Szkoła Technologii Informatycznych, Mickiewicza 29, 40-085 Katowice, Poland

autor

Szymczak L.

• Institute of Physics, University of Silesia, Uniwersytecka 4, 40-007 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Y. Shimakawa, Y. Kubo, Y. Nakagawa, S. Goto, T. Kamiyama, H. Asano, F. Izumi, Crystal structure and ferroelectric properties of ABi2Ta2O9 (A=Ca, Sr, and Ba), Phys. Rev. B 61, 6559 (2000).
• [2] A. L. Kholkin, M. Avdeev, M. E. Costa, J. L. Baptista, Dielectric relaxation in Ba-based layered perovskites, Applied Physics Letters 79, 662 (2001).
• [3] S. M. Blake, M. J. Falconer, M. Mc Creedy, P. Lightfoot, Cation disorder in ferroelectric Aurivillius phases of the type Bi2ANb2O9 (A=Ba, Sr, Ca), J. Mater. Chem. 7, 1609 (1997).
• [4] R. Macquart, B. J. Kennedy, T. Vogt, Ch. J. Howard, Phase transition in Ba Bi2Nb2O9: Implications for layered ferroelectrics Phys. Rev. B 66, 212102 (2002).
• [5] Ismunadar, B. J. Kennedy, Effect of temperature on cation disorder in ABi2Nb2O9 (A=Sr, Ba), J. Mater. Chem. 9, 541 (1999).
• [6] C. Miranda, M. E. V. Costa, M. Avdeev, A. L. Kholkin, J. L. Baptista, Relaxor properties of Ba-based layered perovskites, J. Europ. Ceram. Soc. 21, 1303-1306 (2001).
• [7] D. Nuzhnyy, S. Kamba, P. Kuzel, S. Veljko, V. Bovtun, M. Savinov, J. Petzelt, H. Amorin, M. E. Costa, A. L. Kholkin, Ph. Boullay, M. Adamczyk, Dynamics of the phase transitions in Bi-layered ferroelectrics with Aurivillius structure: Dielectric response in the terahertz spectral range, Physical Review B 74(13), 134105 (2006).
• [8] M. Adamczyk, Z. Ujma, M. Pawełczyk, Dielectric properties of Ba Bi2Nb2O9 ceramics, Journal of Materials Science 41(16), 5317 (2006).
• [9] M. Adamczyk, Z. Ujma, M. Pawełczyk, L. Szymczak, L. Kozielski, Influence of sintering conditions on relaxor properties of Ba Bi2Nb2O9 ceramics, Phase Transitions 79 (6/7), 435 (2006).
• [10] D. Czekaj, A. Zarycka, A. Lisińska-Czekaj, J. Czuber, Mechanical properties of piezoceramic thin films, LI Otwarte Seminariumz Akustyki, Gdańsk - Sobieszewo 6-10.09.2004.
• [11] A. Zarycka, B. Brus, R. Zachariasz, M. Czerwiec, J. Ilczuk, Application of measurements of internal friction amplitude dependences for tests of ceramic materials, Physica Status Solidi A 205, 1120 (2008).
• [12] H. Frayssignes, M. Gabbay, G. Fantozzi, N. J. Porch, B. L. Cheng, T. W. Button, Internal friction in hard and soft PZT-based ceramics, Journal of the European Ceramic Society 24, 2989 (2004).
• [13] E. C. Subbarao, Afamily of ferroelectric bismuth compounds, Journal of Physics and Chemistry of Solids 23, 665 (1962).
• [14] J. S. Zhu, K. Chen, W. Li, F. Yan, Y. R. Dai, X. M. Lu, Y. N. Wang, Mechanical ad dielectric investigation on point defects and phase transition in ferroelectric ceramics, Materials Science and Engineering A 442, 49 (2006).

Uwagi

This work was supported by the Polish Ministry of Science and Higher Education (Grant no N N507 504338).