Ferroelectric Domain Structures and Electrical Properties of Fine‐Grained Lead‐Free Sodium Potassium Niobate Ceramics

材料科学 粒度 居里温度 铁电性 矫顽力 陶瓷 压电 电介质 放电等离子烧结 复合材料 矿物学 铌酸钾 凝聚态物理 光电子学 铁磁性 化学 物理
作者
Mirva Eriksson,Haixue Yan,Giuseppe Viola,Huanpo Ning,Daniel Grüner,Mats Nygren,Mike Reece,Zhijian Shen
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:94 (10): 3391-3396 被引量:72
标识
DOI:10.1111/j.1551-2916.2011.04510.x
摘要

Piezoelectric ceramics of the composition Na 0.5 K 0.5 NbO 3 (NKN) with grain sizes in the range of 0.2–1 μm were fabricated by spark plasma sintering. Ferroelectric domain size decreases with decreasing grain size and non‐180° ferroelectric domains walls were still visible in 200 nm sized grains. The Curie point of the ceramics was grain size independent. This suggests that the critical grain size for a single domain single grain structure for NKN is <200 nm. Optimized processing conditions enabled ceramics of high densities (>99.5% theoretical density) to be made at T ≥850°C. For the dense ceramics (grain size ≥350 nm), the room temperature dielectric constant and coercive field increased with decreasing grain size. The remnant polarization was grain size independent. The material sintered at 850°C is a very good candidate for lead‐free piezoelectric applications because of its high piezoelectric constant ( d 33 =160 ± 2 pC/N).
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