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Electric‐field induced phase transition and fatigue behaviors of (Bi0.5+x/2Na0.5‐x/2)0.94Ba0.06Ti1‐xFexO3 ferroelectrics

材料科学 铁电性 四方晶系 凝聚态物理 电介质 电场 相变 透射电子显微镜 压电 极化(电化学) 偶极子 分析化学(期刊) 结晶学 复合材料 晶体结构 纳米技术 化学 光电子学 物理 有机化学 物理化学 量子力学 色谱法
作者
Jing Shi,Wenchao Tian,Xiao Liu,Huiqing Fan
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:100 (3): 1080-1090 被引量:56
标识
DOI:10.1111/jace.14683
摘要

Abstract The dielectric, piezoelectric properties, and fatigue behaviors of stoichiometric (Bi 0.5+ x /2 Na 0.5‐ x /2 ) 0.94 Ba 0.06 Ti 1‐ x F e x O 3 ( BNBT ‐ x F e) ferroelectrics are investigated. Fe substitution leads to the downward shift of the ferroelectric‐relaxor transition temperature ( T F ‐R ) and increase in strain. Meanwhile, fatigue behaviors of the modified ceramics are significantly enhanced. Ex situ X‐ray diffraction and transmission electron microscopy reveal microscopic mechanism for polarization fatigue on different compositions. The fatigue‐free behavior of ferroelectric BNBT ‐0.03Fe is not only attributed to a mechanism involving the formation of defect dipoles, which reduces the pinning effect of migratory oxygen vacancies on domain walls, but is also connected to the decrease in easily suppressed field‐induced ferroelectric tetragonal phase. While for ergodic relaxor BNBT ‐ 0.09Fe, the absence of domain wall contributes to the good fatigue resistance behavior. Interestingly, electric cycling results in an increased fraction of relaxor phase, accompanying by the increase in the total strain and decrease in remnant polarizations.

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