Kurşunsuz Piezoelektrik Seramiklerde Elektriksel Yaşlanma

Abstract

Bu çalışmada perovskit kristal yapılı kurşunsuz piezoelektrik Bi0.5(Na0.75K0.20Li0.05)0.5TiO3 (BNKLT), 0.948(K0.5Na0.5)NbO3-0.052LiSbO3(KNN-LS) ve %1 mol Cu katkılı KNN-LS-Cu (0.948(K0.5Na0.5)NbO3- 0.052LiSbO3+%1 mol Cu) seramiklerin yüksek saflıktaki oksit ve karbonat bileşiminde tozlardan katı hal yöntemiyle üretimi gerçekleştirilmiştir. Faz yapısı X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemiyle kontrol edilen perovskit yapılı tozlardan soğuk izostatik presleme (CIP) ile disk şekilli numuneler elde edilmiştir. Bileşime göre 1040-1140°C aralığında sinterlenen numunelerin yüzeyi altın (Au) kaplanarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı incelemesi yapılmıştır. Arşimed testi ile yoğunlukları ölçülen numunelerde oda sıcaklığında dielektrik özellik ölçümleri LCR-metre ile yapılmıştır. Sıcak silikon yağ banyosunda 110°C’ye ısıtılan numuneler 3-6 kV DC gerilim etkisinde kutulama işleminden geçtikten sonra piezoelektrik yük sabiti (d33) değerleri ölçülmüştür. Kutuplama sonrası piezoelektrik ve dielektrik özelliklerin kararlılığını belirlemek için 1-105 s aralığında periyodik εr , tanδ ve d33 ölçümleri yapılmıştır. Ölçümler incelenen malzemelerin yaşlanma davranışlarını ortaya koyması ve elektronik cihazlarda kullanımı bakımından önemlidir. KNN-LS ve Cu katkılı KNN-LS seramiklerde BNKLT esaslı seramiklere kıyasla daha üstün piezoelektrik özellikler elde edilmiştir. Yoğunluk değerlerinde bir artış sağlanmamış olmasına rağmen, %1 Cu katkılı KNN-LS seramiklerde dielektrik ve piezoelektrik sabiti değerlerinde önemli artışlar görülmüştür. Aynı zamanda yaşlanmanın da KNN esaslı seramiklerde çok daha düşük olduğu belirlenmiştir.