STRUCTURE AND DIELECTRIC PROPERTIES OF Ti-DOPED KNN CERAMICS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The work is devoted to investigation of the influence of the technology for producing potassium sodium niobate ceramics with an acceptor impurity Ti4+ on its structure and dielectric properties. The aim of the work was to determine ways to obtain a single-phase composition of doped ceramics and the role of the TiO2 modifying impurity. It is shown that the substitution of niobium by titanium for preserves the cubic shape of potassium sodium niobate grains, increases dielectric losses and causes significant migration polarization. The latter leads to the fact that the maximum temperature dependence of the dielectric permittivity at low frequencies is not observed for the studied ceramics. The shift of the phase transition temperature caused by doping is not observed. In all samples, despite the heterogeneity of the elemental composition and grain structure, the phase transition temperature corresponds to the phase transition temperature of pure potassium sodium niobate ceramics.

About the authors

Ekaterina V. Barabanova

Tver State University

Email: pechenkin_kat@mail.RUS
Tver, Russia

Sergej E. Kondratev

Tver State University

Tver, Russia

Alexandra I. Ivanova

Tver State University

Tver, Russia

References

  1. Saito, Y. Lead-free piezoceramics / Y. Saito, H. Takao, T. Tani, et al. // Nature. - 2004.- V. 432. - I. 7013. - P. 84-87.
  2. Резниченко, Л.А. Бессвинцовые сегнетопьезоэлектрические поликристаллические материалы на основе ниобатов щелочных металлов: история, технология, перспективы / Л.А. Резниченко, И.А. Вербенко, К.П. Андрюшин // Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы.- 2013. - № 11. - С. 30-46.
  3. Tellier, J. Crystal structure and phase transitions of sodium potassium niobate perovskites / J. Tellier, B. Malic, B. Dkhil et al. // Solid State Sciences. - 2009. - V. 11. - I. 2. - P. 320-324. doi: 10.1016/j.solidstatesciences.2008.07.011.
  4. Malič, B. Sintering of lead-free piezoelectric sodium potassium niobate ceramics / B. Malič, J. Koruza, J. Hreščak et al. // Materials. - 2015. - V. 8. - I. 12. - P. 8117-8146. doi: 10.3390/ma8125449.
  5. Chen, K. Acceptor doping e ects in (K0.5Na0.5)NbO3 lead-free piezoelectric ceramics / K. Chen, F. Zhang, D. Li et al. // Ceramics International. - 2016. - V. 42. - I. 2. - Part A. - P. 2899-2903. doi: 10.1016/j.ceramint.2015.11.016.
  6. Mgbemere, H.E. Investigation of the dielectric and piezoelectric properties of potassium sodium niobate ceramics close to the phase boundary at (K0.35Na0.65)NbO3 and partial substitutions with lithium and antimony / H.E. Mgbemere, R.-P. Herber, G.A. Schneider // Journal of the European Ceramic Society. - 2009. - V. 29.- I. 15. - P. 3273-3278. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2009.05.021.
  7. Малышкина, О.В. Влияние паров теллура на формирование структуры и диэлектрические свойства многокомпонентной системы на основе ниобата натрия-калия / О.В. Малышкина, А.И. Иванова, Д.В. Мамаев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - Вып. 14. - С. 183-193. doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.183.
  8. Vendrell, X. Improving the functional properties of (K0.5Na0.5)NbO3 piezoceramics by acceptor doping / X. Vendrell, J.E. García, X. Bril et al. // Journal of the European Ceramic Society. - 2015. - V. 35. - I. 1.- P. 125-130. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.033.
  9. Hussain, F. Acceptor and donor dopants in potassium sodium niobate based ceramics / F. Hussain, A. Khesro, Z. Lu et al. // Frontiers in Materials. - 2020. - V. 7. -Art. № 160. - 8 p. doi: 10.3389/fmats.2020.00160.
  10. Jonscher, A.K. Low-frequency dispersion in volume and interfacial situations / A.K. Jonscher // Journal of Materials Science. - 1991. - V. 26. - I. 6. - P. 1618-1626. doi: 10.1007/BF00544672.
  11. Jonscher, A.K. Dielectric relaxation in solids / A.K. Jonscher. - London: Chelsea Dielectrics Press, 1983.- 396 pp.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).