Microestructural and ferroelectric analyses of Pb₁₋₃ₓ/₂Laₓ(Zr₀.₅₄Ti₀.₄₆)₁₋₅ᵧ/₄NbᵧO₃ soft ceramics.
Palabras clave:
Materiales ferroeléctricos, Microestructura, Polarización, Cerámica PTZ, HistéresisResumen
Análisis microestructural y ferroeléctrico de cerámicas suaves de Pb₁₋₃ₓ/₂Laₓ(Zr₀.₅₄Ti₀.₄₆)₁₋₅ᵧ/₄NbᵧO₃
Se realizaron análisis microestructurales y ferroeléctricos en cerámicas de Pb₁₋₃ₓ/₂Laₓ(Zr₀.₅₄Ti₀.₄₆)₁₋₅ᵧ/₄NbᵧO₃, x = y = 0.004, 0.006, 0.008 y 0.01% en moles. Se utilizó microscopía de fuerza de respuesta piezoeléctrica (PFM) y lazo de histéresis piezoeléctrica (HL), se determinó el comportamiento ferroeléctrico y el tamaño de dominio ferroeléctrico. El tamaño de grano (determinado por SEM) y el área del dominio ferroeléctrico disminuyen con el aumento de la concentración del dopante de 3 μm a 1 μm y de 0,56 μm² a 0,32 μm², respectivamente. La máxima polarización remanente se obtuvo para Pb₀.₉₈₅La₀.₀₁Zr₀.₅₄Ti₀.₄₆)₀.₉₈₇₅Nb₀.₀₁O₃, lo que demuestra que las muestras se polarizan más fácilmente con una mayor concentración de dopante La³⁺ y Nb⁵⁺. El campo coercitivo no presenta diferencias significativas ya que el contenido de La y Nb es variado. Los granos tienden a ser monocristales a medida que aumenta la concentración de los dopantes La3 + Nb5+.
Descargas
Citas
Alexe M., Gruverman A. 2004. Nanoscale Characterization of Ferroelectric Materials. Berlin. Springer. 279 p.
Cullity B.D., Stock S.R. 2001. Elements of X-Ray Diffraction. Third ed. New Jersey-Uppper Saddle River. Prentice Hall. 664 p.
Dabbs D.M., Aksay I.A. 2000. Selfassembled ceramics produced by complexfluid templation. Annu. Rev. Phys. Chem. 51, 601-22.
Durruthy-Rodríguez M. D., Costa-Marrero J., Hernández-García M., Calderón-Piñar F., Yañez-Limón J. M. 2010. Photoluminescence in ¨hard¨ and ¨soft¨ ferroelectric ceramics. Applied Physics A: Materials Science & Processing 98, 543-550.
Durruthy-Rodríguez M. D., Costa-Marrero J., Hernández-García M., Calderón-Piñar F., Malfatti C., Yáñez-Limón J. M. 2011. Optical characterization in Pb(Zr1-xTix)1-y NbyO3 ferroelectric ceramic system. Applied Physics A: Materials Science & Processing 103, 467-476.
Enriquez-Flores C.I., Gervacio-Arciniega J.J., Cruz-Valeriano E.; de Urquijo-Ventura P., Gutierrez-Salazar B.J., Espinoza-Beltran F.J. 2012. Fast frequency sweeping in resonance-tracking SPM for high-resolution AFAM and PFM imaging. Nanotechnology 23, 495705.
Halperin C., Mutchnik S., Agronin A., Molotskii M., Urenski P., Salai M., Rosenman G. 2004. Piezoelectric effect in human bones studied in nanometer scale. Nano Lett. 4, 1253-1256.
Hench L.L., West J.K. 1990. Principles of Electronic Ceramics. New York. Wiley. 576 p.
Hong S. 2004. Nanoscale Phenomena in Ferroelectric Thin Films. Dordrecht. Kluwer. 277 p.
Jaffe B., Cook W.R., Jaffe H. 1971. Piezoelectric Ceramics. London-New York. Academic Press. 328 p.
Jesse S., Baddorf A.P., Kalinin S.V. 2006. Dynamic behaviour in piezoresponse force microscopy. Nanotechnology 17, 1615-1628.
Kalinin S.V., Bonnell D.A., Alvarez T., Lei X., Hu Z., Shao R., Ferris J.H. 2004. Ferroelectric Lithography of Multicomponent Nanostructure. Adv. Mat. 16, 795-99.
Kalinin S.V., Rodriguez B.J., Jesse S., Shin J., Baddorf A.P., Gupta P., Jain H., Williams D.B., Gruverman A. 2006 a). Vector piezoresponse force microscopy. Microsc. Microanal. 12, 206-20.
Kalinin S.V., Rodriguez B.J., Jesse S., Thundat T., Grichko V., Baddorf A.P., Gruverman A. 2006b). Bioelectromechanical imaging by scanning probe microscopy: Galvani’s experiment at the nanoscale. Ultramicroscopy 106, 334-40.
Kalinin S.V., Rodriguez B.J., Jesse S., Thundat T., Gruverman A. 2005. Electromechanical imaging of biological systems with sub-10 nm resolution. Appl. Phys. Lett. 87, 053901-11.
Lines M.E., Glass A.M. 1977. Principles and Applications of Ferroelectric and Related Materials. Oxford. Clarendon Press; 680 p.
Noheda B., Cox D.E., Shirane G., Guo R., Jones B., Cross L.E. 2001. Stability of the monoclinic phase in the ferroelectric perovskite PbZr1-xTixO3. Phys. Rev. B 63, 14103.
Nye J.F. 2001. Physical Properties of Crystal. Oxford. Clarendon Press. 324 p.
Palkar V.R., Purandare S.C., Pinto R. 1999. Ferroelectric thin films of PbTiO3 on silicon. J. Phys. D 32, R1-R18.
Polla D.L., Francis L.F. 1998. Processing and Characterization of piezoelectric materials and integration into microelectromechanical systems. Annu. Rev. Mater. Sci. 28, 563-97.
Rivero D., Portelles J., Benavides J.I., Hernández M., Quiles F.J., Díaz M. 2008. Semiautomatic installation to measure the hysteresis knot in ferroelectric materials. Revista Cubana de Física 25B, 133-35.
Rodriguez B.J., Gruverman A., Kingon A.I., Nemanich R.J., Ambacher O. 2002. Piezoresponse force microscopy for polarity imaging of GaN. Appl. Phys. Lett. 80, 4166-68.
Rodriguez B.J., Gruverman A., Kingon A.I., Nemanich R.J., Cross J.S. 2004. Threedimensional high-resolution reconstruction of polarization in ferroelectric capacitors by piezoresponse force microscopy. J. Appl. Phys. 95, 1958-1962.
Roelofs A., Boettger U., Waser R., Schlaphof F., Trogisch S., Eng L.M. 2000. Differentiating 180o and 90o switching of ferroelectric domains with three-dimensional piezoresponse force microscopy. Appl. Phys. Lett. 77, 3444-3446.
Schonholzer U.P., Gauckler L.J. 1999. Ceramic Parts Patterned in the Micrometer Range. Adv. Mat. 11, 630-632.
Scott J. 2000. Ferroelectric Memories, Berlin: Springer Verlag. 120 p.
Setter N., Colla E.L. 1993. Ferroelectric Ceramics. Basel. Birkhauser Verlag. 161 p.
Soergel E. 2011. Piezoresponse force microscopy (PFM). J. Phys. D: Appl. Phys. 44, 464003-20.
Suárez-Gómez A., Durruthy M.D., Costa-Marrero J., Peláiz-Barranco A., Calderón-Piñar F., Saniger-Blesa J.M., de Frutos J. 2009. Properties of the PLZTN x/54/46 (0.4 ≤ x ≤ 1.4) ceramic system. Materials Research Bulletin 44, 1116–1121.
Suzuki M. 1995. Review on future ferroelectric nonvolatile memory: FeRAM. J. Ceram. Soc. Jpn. 103, 1099-1111.
Terabe K., Nakamura M., Takekawa S., Kitamura K., Higuchi S., Gotoh Y., Cho Y. 2003. Microscale to nanoscale ferroelectric domain and surface engineering of a nearstoichiometric LiNbO3 crystal. Appl. Phys. Lett. 82, 433-35.
Tybell T., Paruch P., Giamarchi T., Triscone J.M. 2002. Domain Wall Creep in Epitaxial Ferroelectric Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 Thin Films. Phys. Rev. Lett. 89, 097601-1-4.
Zhu W., Fujii I., Ren W., Trolier-McKinstry S. 2012. Domain Wall Motion in A and B Site Donor-Doped Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 Films. J. Am. Ceram. Soc. 95, 2906-2913.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 M.D. Durruthy-Rodríguez, M. Hernández-García, J.M. Yañez-Limón, F.J. Espinoza Beltrán, D. Rivero Ramírez
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
