Ukrainian Journal of Physical Optics 

Supplement 3, 2012
Home page
 
 

Other articles 

in this supplement
Studies of the influence of uniaxial pressure on the electric behav-iour of Li0.015Na0.985NbO3 ceramics

(Download full version)

Włodzimierz Śmiga and Barbara Garbarz-Glos 

Abstract. Lead-free ceramics Li0.015Na0.985NbO3 are synthesised using a conven-tional solid-state process. A single-phase perovskite ceramic structure is identified with an X-ray powder diffraction technique. An energy-dispersive X-ray spectros-copy analysis performed for individual grains of our sample shows a fairly homoge-neous distribution of all the elements throughout the grains. The dielectric permittivity and the loss tangent tan are measured under uniaxial pressure. With increasing pressure, the peak in the (T) curve decreases, becomes diffused, and finally shifts towards lower temperatures T. The value tan increases with increasing uniaxial pressure, while its local maximum also shifts towards lower temperatures. 

Keywords: NaNbO3–LiNbO3 solid solutions, antiferroelectrics, dielectric properties

UDC: 536, 537
PACS: 77.80.-e, 77.22.d, 77.65j
Ukr. J. Phys. Opt. 13, Suppl.3, S27-S33 
doi: 10.3116/16091833/13/1/S27/2012
Received: 09.09.2012

Анотація. Кераміку Li0.015Na0.985NbO3, що не містить свинцю, синтезовано з використанням загальноприйнятого твердотільного процесу. Однофазну перовськитну структуру цієї кераміки ідентифіковано за X-променевим порошковим дифракційним методом. Аналіз окремих зерен, проведений за методом енергодисперсійної X-спектроскопії, засвідчив досить однорідний розподіл усіх елементів у межах зерен. Діелектричну проникність і тангенс кута втрат tg досліджено під дією одновісного тиску. Зі зростанням тиску максимум залежності (T) зменшується, стає розмитим і зміщується в область нижчих температур. Значення tg зростає з підвищенням одновісного тиску, а його локальний максимум зміщується у бік низьких температур. 
REFERENCES
  1. Glazer A M and Ishida K, 1973. Cation displacements and octahedral tilts in NaNbO3 Part I. Determination from x-ray difference reflections. Ferroelectrics. 6: 219–224. doi:10.1080/00150197408243971
  2. Molak A, 1987. The influence of reduction in valency of Nb ions on the antiferroelectric phase transition in NaNbO3. Solid State Commun. 62: 413–417. doi:10.1016/0038-1098(87)91045-3 
  3. Miga S, Dec J and Pawełczyk M, 1996. Peculiarities of thermal switching in sodium niobate crystals. J. Phys. Condens. Matter. 8: 8413–8420. doi:10.1088/0953-8984/8/43/032 
  4. Megaw H D, 1974. The seven phases of sodium niobate. Ferroelectrics. 7: 87–89. doi:10.1080/00150197408237956 
  5. Kania A and Kwapuliński J, 1999. Ag1-xNaxNbO3 (ANN) solid solutions: from disorder antiferroelectric AgNbO3 to normal antiferroelectric NaNbO3. J. Phys. Condens. Matter. 11: 8933–8946. doi:10.1088/0953-8984/11/45/316 
  6. Avogadro A, Bonera G, Borsa F and Rigamonti A, 1974. Static and dynamic properties of the structural phase transitions in NaNbO3. Phys. Rev. B 9: 3905–3920. doi:0.1103/PhysRevB.9.3905 
  7. Raevskii I P, Reznichenko L A, Smotrakov V G, Eremkin V V, Malitskaya M A, Kuznetsova E M and Shilkina L A, 2000. A new phase transition in sodium niobate. Techn. Phys. Lett. 26: 744–746. doi:10.1134/1.1307831 
  8. Koruza J, Tellier J, Malic B, Bobnar V and M. Kosec, 2010. Phase transitions of sodium niobate powder and ceramics prepared by solid state synthesis. J. Appl. Phys. 108: 113509. doi:10.1063/1.3512980
  9. Akhnazarova V V, Shilkina L A, Kravchenko O Yu and Reznichenko L A, 2011. Phase pattern of sodium niobate ceramics with different properties in the temperature range of 25–700oC. Crystallogr. Rep. 56: 5282–5288. doi:10.1134/S106377451006101X
  10. Abeoulleil M M and Leonberger F R, 1989. Waweguides in lithium niobate. J. Am. Ceram. Soc. 72: 1311–1321. doi:10.1111/j.1151-2916.1989.tb07644.x 
  11. Miller R C, Boyd G D and Savage A, 1965. Nonlinear optical interactions in LiNb03 without double refraction. Appl. Phys. Lett. 6: 77–80. doi:10.1063/1.1754174 
  12. Weis R S and Gaylord T K, 1985. Lithium niobate: sumary of physical properties and structure. Appl. Phys. A. 37: 191–203. doi:10.1007/BF00614817 
  13. Kip D, 1998. Photorefractive waveguides in oxide crystals: fabrication, properties, and application. Appl. Phys. B. 67: 131–150. doi:10.1007/s003400050485 
  14. Sadel A, Von der Muhll R, Ravez J, Chaminade JP and Hagenmuler P, 1982. Synthese et etude des transitions de phases de ceramiques et de cristaux de composition Li0.02Na0.98NbO3. Solid State Commun. 44: 345–349. doi:10.1016/0038-1098(82)90868-7 
  15. Norbe M A L and Lanfredi S, 2003. Ferroelectric state analysis in grain boundary of Na0.85Li0.15NbO3 ceramic. J. Appl. Phys. 93: 5557–5562. doi:10.1063/1.1564281 
  16. Sadel A, Van der Muhll R and Ravez J, 1983. Etude optique et coulpage ferroelectrique paraelectrique de cristaux de composition Li0.02Na0.98NbO3. Mat. Res. Bull. 18: 45–51. doi:10.1016/0025-5408(83)90170-8 
  17. Pardo L, Duran-Martin P, Mercurio IP, Nibou L and Jimenez B, 1997. Temperature behaviour of structural, dielectric and piezoelectric properties of sol-gel processed ceramics of the system LiNbO3-NaNbO3. J. Phys. Chem. Solids. 58: 1355–1339. doi:10.1016/S0022-3697(97)00034-6 
  18. Jimenez R, Hungiria T, Castro A and Jimenez-Riobóo R, 2008. Phase transitions in Na1-xLixNbO3 solid solution ceramics studied by a new pyroelectric current base method. J. Phys. D.: Appl. Phys. 41: 065408.doi:10.1088/0022-3727/41/6/065408
  19. Li G R, Yin Q R, Zheng L Y, Guo Y Y and Cao W W, 2008. Dielectric and piezoelectric properties of sodium lithium niobate Na1-xLixNbO3 lead free ferroelectric ceramics. J. Electroceram. 21: 323–326. doi:10.1007/s10832-007-9163-x 
  20. Chaker C, El Gharbi W, Abdelmoula N, Simon A, Khemakechem H and Maglione M, 2011. Na1–xLixNbO3 ceramics studied by X-ray diffraction, dielectric, pyroelectric, piezoelectric and Raman spectroscopy. J. Phys. Chem. Solids. 72: 1140–1146. doi:10.1016/j.jpcs.2011.07.002 
  21. Jimenez B, Moure A, Castro A, Hungria T and Pardo L, 2004. Sodium-lithium niobate piezoceramics prepared by mechanochemical activation assisted methods. Boletin de la Sociedad Espanola de Ceramica y Vidrio. 43:30–34. 
  22. Jonscher A K. Dielectric relaxation in solids. London: Chelsea Dielectric Press Ltd. (1983). 
  23. Steiner O, Tagantser A K, Colla E L and Setter N, 1999. Uniaxial stress dependence of the permittivity electroceramics. J. Eur. Ceram. Soc. 19: 1243–1246. doi:10.1016/S0955-2219(98)00411-7 
  24. Suchanicz J, Dambakalne M, Shebanovs L, Stenberg A, Garbarz-Glos B, Śmiga W and Kuś Cz, 2003. Effect of compressive stress on dielectric and ferroelectric properties of 0.25PSN-0.75PLuN ceramics. Ferroelectrics. 289: 53–61. doi:10.1080/00150190390221142
  25. Suchanicz J and Kania A, 2008. Uniaxial pressure influence on dielectric properties of Pb(Zr0.99Ti0.01)O3 single crystals. Phase Trans. 81: 1089–1093. doi:10.1080/01411590802460791 
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics