Kurşunsuz Sodyum Bizmut Titanat (NBT) Esaslı Seramiklerin Yapısal, Dielektrik Özellikleri ve Empedans Spektroskopi Analizleri

Abstract

Kurşunsuz sistemler arasında yer alan sodyum bizmut titanat [(Na0,5,Bi0,5)TiO3 ; (NBT)] esaslı seramikler önemli piezoelektrik özelliklere sahiptirler. Ancak, katkısız NBT seramiklerin yüksek iyonik iletkenliğe ve oda sıcaklığında yüksek kalıntı polarizasyona sahip olmaları nedeniyle kutuplanmaları zordur. Bu nedenle günümüzde ikili (Na0,5,Bi0,5)TiO3-BaTiO3 ve üçlü (Na0,5,Bi0,5)TiO3-BaTiO3-(K0,5,Na0,5)NbO3 seramik sistemleri (Pb,Zr)TiO3 alternatif sistemler olarak geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu çalışmada, katkısız NBT seramiklerin yanı sıra 0,94(Na0,5,Bi0,5)TiO3-0,06BaTiO3 (NBT-BT) ve 0,92(Na0,5,Bi0,5)TiO3- 0,06BaTiO3-0,02(K0,5,Na0,5)NbO3 (NBT-BT-KNN) seramiklerin yapısal ve dielektrik özellikleri detaylı olarak araştırılmıştır. X-ışınları analizlerinden tüm seramiklerin herhangi bir ikincil faz içermeden perovskit yapıda kristalleştiği gözlemlenmiştir. Söz konusu sistemlerin elektriksel davranışları empedans spektroskopisi yöntemi kullanılarak 100 Hz’ den 10 MHz’e kadar frekansın bir fonksiyonu olarak ortaya konulmuştur. NBT, NBT-BT ve NBT-BT-KNN seramiklerin göreceli yoğunlukları sırasıyla % 94, % 98 ve %96’dır. Dielektrik sabitinin en yüksek olduğu sıcaklık (Tm) NBT, NBT-BT ve NBT-BT-KNN seramiklerde sırasıyla 328o C, 300o C ve 287 o C olarak ölçülmüştür. Yapılan katkılar ile Tm daha düşük sıcaklıklara ötelenmiştir. NBT seramiklerin oda sıcaklığındaki dielektrik sabitleri 646 iken, NBT-BT ve NBT-BT-KNN seramiklerin dielektrik sabitleri sırasıyla 1451 ve 1487’dir.