Élaboration et caractérisation diélectrique de céramique ferroélectriques à structure pérovskite complexe

Abstract

This work shows the influence of the addition of chromium (Cr) on the physical properties in sites A and / or B of the perovskite structure ABO3. The stoichiometric formula of the ceramic is: [Pb (0.975) La 0.015 Nd 0.01] [(Zr0.524 Ti0.476) (0.9875 - (W / 4)) Nb0.005 Cr wO3] with w = 0.0, 0.5, 1.0, 2.5 and 5.0 mol % (abbreviated to PLNZNCT). This ceramic has been synthe- sized by the solid-method which consists in heating the mixture of oxides at different tempera- tures alternately (1100°C, 1140°C, 1170°C, 1200°C and 1230°C), in order to optimize the op- timal sintering temperature where the density of the samples is maximum. Different character- ization techniques were used in this study, such as: XRD, MEB, EDS and RAMAN. Thus electrical measurements were carried out (Dielectric, Ferroelectric, Piezoelectric and electro- mechanical. The results of X-rays (XRD), reveal that for the whole of the samples have a phase of pure perovskite of tetragonal symmetry. The density was obtained equal 7.66 g / cm3 (96.2% of the theoretical density), by the addition of 1 mol% of Cr2O3, beyond this concentra- tion the densification is lower The PLNZNCT ceramic at the sintering temperature 1200 ° C and doped with 1mol% of Cr2O3 exhibited excellent properties at the transition point at 1KHz, which are as follows: εr = 24805.80, tanδ = 0.07213, Tc = 383°C, Pr=29.266 (μ.C / cm2), Ec= 1.0097 (kV/mm), d33 = 580, kp = 0.536, Qm = 108 and ρ = 0.1642 × 108(Ω.cm). Keywords: perovskite, PZT, PLNZNCT, Dielectric, Ferroelectric, Piezoelectric, elec- tromechanical

Ce travail montre l’influence de l’addition du chrome (Cr) sur les propriétés physiques dans les sites A et / ou B de la structure pérovskite ABO3. La formule stœchiométrique de la céramique est: [Pb (0.975) La 0.015 Nd 0.01] [(Zr0.524 Ti0.476) (0.9875 - (W / 4)) Nb0.005 Cr wO3] avec w = 0,0, 0,5, 1,0, 2,5 et 5,0 moles% (en abrégé PLNZNCT). Cette céramique a été synthétisée par la méthode à voie solide qui consiste à chauffer le mélange des oxydes aux différentes tempé- ratures alternativement (1100°C, 1140°C, 1170°C, 1200°C et 1230°C), afin d'optimiser la température de frittage optimale où la densité des échantillons est maximale. Différentes tech- niques de caractérisation ont été utilisées dans cette étude, telle que: le DRX, le MEB, le EDS et le RAMAN. Ainsi des mesures électriques ont été effectuées (Diélectrique, Ferroélectrique, Piézoélectrique et électromécaniques. Les résultats des rayons X (DRX), révèlent que pour l'ensemble des échantillons ont une phase de pérovskite pure de symétrie tétragonale. La densi- té a été obtenue égal 7.66 g/cm3 (96.2 % de la densité théorique), par l’addition de 1 mol % de Cr2O3, au-delà de cette concentration la densification est inférieure. La céramique PLNZNCT à la température de frittage 1200°C et dopée avec 1mol % de Cr2O3 a présenté d'excellentes propriétés au point de transition à 1KHz, qui sont comme suit: εr = 24805.80, tanδ = 0,07213, Tc = 383°C, Pr = 29.266 (μ.C / cm2), Ec = 1.0097 (kV/mm), d33 = 580, kp = 0.536, Qm = 108 et ρ = 0,1642 × 108 (Ω. cm).