Sintering Temperature Dependent Structural and Mechanical Studies of BaxPb1 − xTiO3 Ferroelectrics

Abstract

Сегнетоелектрична кераміка свинцю-барію-титанату (PBT) синтезувалась за допомогою методу твердотільної реакції з різними температурами спікання. Структура зразків характеризувалася рентгенівською дифракцією (XRD), скануючою електронною мікроскопією (SEM) та інфрачервоною спектроскопією з перетворенням Фур'є (FTIR). XRD зразків Pb-Ba-TiO3 підтверджує тетрагональну перовскітну сегнетоелектричну структуру з параметрами решітки в діапазоні 3,94-3,987 Å і 4,068-4,22 Å. Зростання зерен збільшується з температурою спікання, і за допомогою SEM аналізу розмір зерна досліджуваних зразків виявляється в межах 0,6-1,713 мкм. З аналізу FTIR випливає, що смуги поглинання близько 575 см – 1-585 см – 1 відносяться до коливань розтягування зв'язків Ti–O. Повідомляється також про розмір кристалітів (D), постійну решітки (a), мікронапруження (ε) та густину дислокацій (ρD). Графік Вільямсона-Холла та залежність розміру зерна від напружень також використовуються для розуміння структурних та механічних ознак сегнетоелектричних зразків. Таким чином, ми повідомляємо про зміну структурно-механічних властивостей PBT залежно від температури спікання.

Lead-Barium-Titanate (PBT) ferroelectric ceramic has been synthesized by using solid state reaction technique with different sintering temperatures. Structure of the samples was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). XRD of the Pb-Ba-TiO3 samples confirms the tetragonal perovskite ferroelectric structure with lattice parameters in the range 3.94-3.987 Å and 4.068-4.22 Å, respectively. The grain growth increases with sintering temperature and the grain size of these samples is observed in the range 0.6-1.713 µm from SEM analysis. The absorption bands around 575 cm – 1 to 585 cm – 1 are assigned to the stretching vibrations of Ti–O bonds from FTIR analysis. The crystallite size (D), lattice constant (a), microstrain (ε), and dislocation density (ρD) are also reported. The Williamson-Hall plot and size-strain plot are also employed to understand the structural and mechanical attributes of ferroelectric samples. Thus, we report variation of structural and mechanical properties of PBT with respect to sintering temperature.