Domänenstruktur in gequenchten bleifreien ferroelektrischen Keramiken

Projektleitung

  • Ann-Katrin Fetzer und Hans-Joachim Kleebe

Beschreibung

Die Suche nach Ersatzmöglichkeiten für bleihaltige Komponenten in der elektronischen Anwendung aufgrund deren Umwelt- und Gesundheitsschädlichkeit ist die Antriebskraft für die aktuelle Forschung an bleifreien, ferroelektrischen keramischen Materialien. Das bleifreie System (1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3 (NBT-BT) ist eine geeignete Alternative für Hochleistungs- und Hochfrequenz-Ultraschallanwendungen. Die verhältnismäßig niedrige Depolarisationstemperatur Td, ab welcher die piezoelektrischen Eigenschaften verschwinden, kann durch das Quenchen der gesinterten Keramiken an Luft erhöht werden und erweitert so den möglichen Temperaturbereich für die Anwendung. Die Mikrostruktur von gequenchten und im Ofen abgekühlten NBT-BT Proben wird mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) im Hinblick auf die Domänenmorphologie und lokale strukturelle Entwicklung charakterisiert. Daraus sollen Struktur-Eigenschafts-Korrelationen abgeleitet werden, um die zugrundeliegenden Mechanismen zu verstehen, die zu einer Erhöhung von Td und der Stabilisierung der ferroelektrischen Ordnung in den gequenchten Keramiken führen.

Abb.1: a) TEM-BF Abbildung der Domänen-Morphologie in 0.97(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.03BaTiO3 (NBT-3BT) der im Ofen abgekühlten Probe und b) der gequenchten Probe. Während die im Ofen abgekühlte Probe eine komplexe Domänenstruktur zeigt, bilden sich lamellare Domänen nach dem Quenchen.
Abb.1: a) TEM-BF Abbildung der Domänen-Morphologie in 0.97(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.03BaTiO3 (NBT-3BT) der im Ofen abgekühlten Probe und b) der gequenchten Probe. Während die im Ofen abgekühlte Probe eine komplexe Domänenstruktur zeigt, bilden sich lamellare Domänen nach dem Quenchen.
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