Механизмы деградации структуры сегнетоэлектрика Pb1−хBaхZr0,53Ti0,47O3−δ

Настоящая статья посвящена изучению механизмов деградации структуры сегнетоэлектрика состава Pb_1−хBaхZr_0,53Ti0,47_O3−δ. На основании результатов исследований по влиянию температурно-временных режимов синтеза на степень структурного совершенства твердого раствора Pb_0,85Ba_0,25Zr_0,53Ti_0,47O_3-8 установлено, что при его отжиге (Т = 420 К и t = 15–100 ч) наблюдается смещение положения и уширение рентгеновского рефлекса (112), что обусловлено аморфизацией и увеличением упругих напряжений в кристаллической решетке материала в ходе отжига. Показано, что при увеличении температуры отжига до 520 К, во временном интервале 15 – 100 ч, кристаллическая решетка материала деформируется за счет образования в ней дефектов типа VPb, VО и [V О •• 2Pb / i ], что проявляется в уменьшении соотношения интенсивностей I(hkl) дифракционных рефлексов (112) и (211). Предполагается, что в результате этого отжига на межзеренных границах накапливается избыток свинца, который способствует локальному появлению жидкой фазы. Данная фаза, участвуя в переносе компонентов материала, не только ускоряет взаимодействие реагирующих компонентов, но и снижает устойчивость их кристаллических решеток из-за образования в них точечных дефектов. В этом случае состояние решетки определяется как появлением вакансий по кислороду (VО), свинца (VPb), ассоциатов типа [V О •• 2Pb / i ], так и возникновением различных упругих напряжений, что способствует ослаблению химических связей между атомами, обусловленных внесенной дефектностью в анионную подрешетку твердого раствора Pb_0,85Ba_0,25Zr_0,53Ti_0,47O₃₋₈ при десорбции кислорода.

цирконат-титанат свинца-бария, твердый раствор Pb0, 85Ba0, 25Zr0, 53Ti0, 47O3− сегнетоэлектрические и диэлектрические свойства, дефекты, вакансии, межзеренные границы, жидкая фаза, рентгено-фазовый анализ

1. Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков. Москва: Энергия; 1976.

2. Ротенберг Б.А. Керамические конденсаторные диэлектрики. С.-Петербург: НИИ Гириконд; 2000.

3. Balke N., Bdikin I. Kalinin S.V., Kholkin A.L. Electromechanical imaging and spectroscopy of ferroelectric and piezelectric materials: state of the art and prospects for the future. J. Am. Ceram. Soc. 2009;92(8):1629-1647. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2009.03240.x.

4. Кang M.G., Jung W.S., Kang C.Y., Yoon S.J. Recent progress on PZT based piezoelectric energy harvesting technologies. Actuators. 2016;5(1):5-22. DOI:10.3390/act5010005.

5. Gurskii L.I., Macutkevic J., Banys J., Poddubskaya A., Saraseko M.N., Petrov A.V., Kalanda N.A. Synthesis and dielectric properties of Pb0.85Ba0.25Zr0.53Ti0.47O3 compounds with nano-inclusions of Cu and Ni. Physica Status Solidi (c). 2013;10(4):640-645. DOI:10.1002/pssc.201200915.

6. Damjanovic D. Ferroelectric, dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric thin films and ceramics. Reports on Progress in Physics. 1998;61(9):1267-1324. DOI: 10.1088/0034-4885/61/9/002.

7. Королева Л.И., Защиринский Д.М., Хапаева Т.М., Гурский Л.И., Каланда Н.А., Трухан В.М., Шимчак Р., Крзуманска Б. Влияние дефицита кислорода на магнитные, электрические, магнитоэлектрические и магнитоупругие свойства манганитов La0.9Sr0.1MnO3-y. Физика твердого тела. 2008;50(12):2201-2205.

8. Королева Л.И., Защиринский Д.М., Хапаева Т.М., Гурский Л.И., Каланда Н.А., Трухан В.М., Шимчак Р., Крзуманска Б. Магнитные, электрические, магнитоэлектрические и магнитоупругие свойства манганитов La0.9Sr0.1MnO3-y. Физика твердого тела. 2010;52(1):92-96.

9. Гурский Л.И., Каланда Н.А., Демьянов С.Е., Голосов Д.А., Завадский С.Е., Петров А.В., Телеш Е.В., Ковалев Л.В. Влияние условий синтеза на электротранспортные свойства сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца. Доклады БГУИР. 2011;3(57):44-49.

10. Rodríguez-Carvajal J. Recent developments of the program FULLPROF. Commission on powder diffraction (IUCr). Newsletter. 2001;26:12-19.