Production and characterization of 94NBT-&BT piezoelectric single crystal materials

Abstract

Kurşun içeren ve kurşunsuz piezoelektrik tek kristal malzemelerin geliştirilmesi bu malzemelerin mükemmel domain diziliminden dolayı 1997’den günümüze birçok araştırmacının dikkatini çekmiştir. 2000’li yıllardan sonra yeni nesil piezoelektrik tek kristal malzemeler oldukça hızlı gelişen elektronik teknolojisine bağlı olarak yüksek performanslı cihaz üretimi için daha çok tercih edilmektedir. Fakat yakın bir gelecekte kurşun esaslı malzemelerin kullanımı proses esnasında yüksek buharlaşmadan dolayı çevresel düzenlemeler tarafından yasaklanacaktır. Son yıllarda sodyum bizmut titanat-baryum titanat (94Na0.5Bi0.5TiO3-6BaTiO3) (94NBT-6BT) tek kristalleri yüksek piezoelektrik özelliklerinden dolayı kurşunsuz piezoelektrik malzemeler için uygun bir adaydır. Son zamanlarda NBT esaslı tek kristallerin piezoelektrik performansını geliştirmek için dikkate değer araştırma çalışmaları yapılmıştır. Bu tezde BaTiO3, katkısız ve Li, Fe, Mn katkılı 94NBT-6BT tek kristalleri eriyikten büyütme tekniği ile başarılı bir şekilde üretilmiştir. Ek olarak 94NBT-6BT seramikleri ve çok kristal matriks içine gömülmüş tek kristal çekirdekler katı hal (CS) ve spark plazma sinterleme (SPS) teknikleri ile katı hal tek kristal büyütme çalışması için sinterlenmiştir. Büyütülen kristallerin ve seramiklerin morfolojileri stereo ve taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. Elemental analizleri enerji saçılımlı X- ışını (EDX) ve X-ışını fluresans (XRF) metoduyla belirlenmiştir. Tek kristallerin ve seramiklerin kristal fazları X-ışını difraktometresi tekniğiyle belirlenmiştir. 94NBT-6BT tek kristallerin sıcaklık ve frekansa bağlı dielektrik ve sızıntı akımı özellikleri, piezoelektrik ve ferroelektrik özellikleri empedans yük analizörü, LCR metre, d33 metre ve AIXACT (aixPES/CMA) piezeoelektrik-ferroelektrik analizörü ile ölçülmüştür.