Właściwości roztworów stałych tytanianu sodowo-bizmutowego z tytanianem strontu (1-x)Na[0.5]Bi[0.5]TiO[3] - xSrTiO[3]; x=0, 0,01; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,10.

Abstract

Przeprowadzono badania właściwości zmodyfikowanego tytanianu sodowo-bizmutowego Na[0.5]Bi[0.5]TiO[3] (NBT) tytanianem strontu SrTiO[3] (ST). Dla polikrystalicznych, roztworów stałych (Na[0.5]Bi[0.5])[1-x]Sr[x]TiO[3] (x=0, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 i 0.1), otrzymanych metodą reakcji w fazie stałej, wykonane zostały następujące pomiary: mikrostrukturalne, struktury krystalicznej, właściwości dielektryczne, optyczne, termiczne, mechaniczne i ferroelektryczne. Podstawienie jonami Sr[2+] prowadzi do nieznacznej zmian struktury krystalicznej, wzmocnienia cech relaksacyjnych i uwypuklenia rozmycia przemiany fazowej. Z wyznaczonych wartości stałych sprężystości wynika, że badane materiały charakteryzują się mocnymi wiązaniami chemicznymi, co potwierdziły badania ciśnieniowe. Z badań ramanowskich wynika, że zmiany struktury krystalicznej wywołanej wprowadzeniem jonów Sr[2+] do NBT mogą zachodzić na poziomie lokalnym. Badania rozszerzalności termicznej wyróżniły dwie anomalie. Zasugerowano, że mogą być one związane ze zmianą dynamiki fononów oraz stopniowym przechodzeniem z symetrii tetragonalnej do symetrii romboedrycznej (chłodzenie). Natomiast badania kalorymetryczne wyróżniły tylko jedną temperaturę, którą należałoby traktować jako temperaturę przemiany fazowej pomiędzy fazami tetragonalną i romboedryczną. Stwierdzono, że przemiana fazowa do fazy ferroelektrycznej we wszystkich badanych materiałach ma złożony charakter. Przeprowadzone badania pokazały, że wprowadzanie jonów Sr[2+] do NBT, poprawia właściwości fizyczne i pozwala na „sterowanie” tymi właściwościami.

The properties of modified sodium-bismuth titanate Na[0.5]Bi[0.5]TiO[3] (NBT) with strontium titanate SrTiO[3] (ST) were investigated. For polycrystalline solid solutions (Na[0.5]Bi[0.5])[1-x]Sr[x]TiO[3] (x = 0, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 and 0.1), obtained by solid phase reaction, the following measurements were made: microstructural, crystal structure, dielectric, optical, thermal, mechanical and ferroelectric properties. The Sr[2+] substitution leads to slight changes in the crystal structure, enhancement of relaxation characteristics and highlight the phase change broaden. Determined values of elastic constants results, that the investigated materials are characterized by strong chemical bonds, which was confirmed by pressure tests. Raman studies show that changes in the crystal structure caused by introduction of Sr[2+] ions into NBT may be at the local level. Thermal expansion tests have identified two anomalies. It has been suggested that they may be associated with a change in the dynamics of phonons and the gradual transition from tetragonal symmetry to rhombohedral symmetry (upon cooling). In contrast, calorimetric studies have distinguished only one temperature, which should be treated as the phase transition temperature between tetragonal and rhombohedral phases. It was concluded, phase transition to the ferroelectric phase has a complex character in all materials investigations. The studies have shown that the introduction of Sr[2+] ions into the NBT system, improves physical properties and allows "control" of these properties.