Приведены результаты твердофазного синтеза керамических образцов новой системы (1 – x)BiFeO3–xBa(Ti1 – ySny)O3 (x = 0…0,40, y = 0,05; 0,10). Методом рентгеновского фазового анализа подтверждено, что синтезированные образцы образуют твердые растворы со структурой перовскита. Установлено, что увеличение концентрации x приводит к изменению симметрии с ромбоэдрической на псевдокубическую. В процессе исследования диэлектрических свойств в широком частотном (25 Гц…500 кГц) и температурном (80…900 К) диапазонах были обнаружены аномалии в поведении диэлектрической проницаемости ? (T, f) и тангенса угла потерь tan? (T, f), вызванные релаксационными процессами и фазовыми переходами.
Владислав Игоревич Козлов – кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра высшей математики – 3, Институт перспективных технологий и индустриального программирования (ИПТИП), МИРЭА – Российский технологический университет (РТУ MИРЭA), Москва, Россия; младший научный сотрудник, Институт физических проблем им. П. Л. Капицы Российской академии наук (ИФП РАН), Москва, Россия; старший научный сотрудник, лаборатория терагерцовой спектроскопии, центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Московская область, Россия
Александр Андреевич Буш – доктор технических наук, профессор, директор, научно-исследовательский институт материалов твердотельной электроники (НИИ МТЭ), МИРЭА – Российский технологический университет (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Михаил Валерьевич Таланов – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория терагерцовой спектроскопии, центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Московская область, Россия
1. Веневцев Ю. Н., Жданов Г. С., Рогинская Ю. Е. и др. Исследования твердых растворов на основе сегнетоэлектрика – антиферромагнетика BiFeO3 // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1964. Т. 28, № 4. С. 683 – 690.
2. Kumar M. M., Srinivas A., Suryanarayana S. V. Structure property relations in BiFeO3/BaTiO3 solid solutions // J. Appl. Phys. 2000. V. 87. P. 855 – 862. DOI: 10.1063/1.371953
3. Kiyanagi R., Yamazaki T., Sakamoto Y., et al. Structural and magnetic phase determination of (1–x)BiFeO3–xBaTiO3 solid solution // J. Phys. Soc. Jpn. 2012. V. 81. 024603. DOI: 10.1143/JPSJ.81.024603
4. Wei Y., Jin C., Zeng Y., et al. Polar order evolutions near the rhombohedral to pseudocubic and tetragonal to pseudocubic phase boundaries of the BiFeO3–BaTiO3 System // Materials. 2015. V. 8. P.8355 – 8365. DOI: 10.3390/ma8125462
5. Lee M. H., Kim D. J., Park J. S., et al. High-performance lead-free piezoceramics with high Curie temperatures // Adv. Mater. 2015. V. 27. P. 6976 – 6982. DOI: 10.1002/adma.201502424
6. Wu J., Fan Z., Xiao D., et al. Multiferroic bismuth ferrite-based materials for multifunctional applications: Ceramic bulks, thin films and nanostructures // Progress in Materials Science. 2014. V. 84. P. 335 – 402. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2016.09.001
7. Wang D., Wang G., Murakami S., et al. BiFeO3–BaTiO3: A new generation of lead-free electroceramics // J. Advanced Diel. 2018. V. 8, No. 6. 1830004. DOI: 10.1142/S2010135X18300049
8. Wang N., Luo X., Han L., et al. Structure, performance, and application of BiFeO3 nanomaterials // Nano-Micro Lett. 2020. V. 12. Article number 81. DOI: 10.1007/s40820-020-00420-6
9. Leontsev S. O., Eitel R. E. Dielectric and piezoelectric properties in Mn-modified (1–x)BiFeO3–xBaTiO3 ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2009. V. 92. P. 2957 – 2961. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2009.03313
10. Zhang H., Joa W., Wang K., Webber K. G. Compositional dependence of dielectric and ferroelectric properties in BiFeO3–BaTiO3 solid solutions // Ceram. Int. 2014. V. 40. P. 4759 ? 4765. DOI: 10.1016/j.ceramint.2013.09.020
11. Kim S., Khanal G. P., Nam H.-W., et al. Structural and electrical characteristics of potential candidate lead-free BiFeO3–BaTiO3 piezoelectric ceramics // J. Appl. Phys. 2017. V. 122. 164105. DOI: 10.1063/1.4999375
12. Yoneda Y., Yoshii K., Koharal S., et al. Local structure of BiFeO3–BaTiO3 mixture. Japan // J. Appl. Phys. 2008. V. 47, No. 9. P. 7590 – 7594. DOI: 10.1143/JJAP.47.7590
13. Ozaki T., Kitazawa S., Nishihara S., et al. Ferroelectric properties and nano-scaled domain structures in (1–x)BiFeO3–xBaTiO3 (0.33 < x < 0.50) // Ferroelectrics. 2009. V. 385. P. 155 – 161. DOI: 10.1080/00150190902889267
14. Gotardo R. A. M., Viana D. S. F., Olzon-Dionysio M., et al. Ferroic states and phase coexistence in BiFeO3–BaTiO3 solid solutions // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. 104112. DOI: 10.1063/1.4766450
15. Яффе Б., Кук У., Яффе Г. Пьезоэлектрическая керамика / пер. с англ. М.: Мир, 1974. 288 с.
16. Soda M., Matsuda M., Wakabayashi Y., Hirota K. Superparamagnetism induced by polar nanoregions in relaxor ferroelectric (1–x)BiFeO3–xBaTiO3 // J. Phys. Soc. Japan. 2011. V. 80. 043705. DOI: 10.1143/JPSJ.80.043705
17. Cheng S., Zhang B.-P., Zhao L., Wang K.-K. Enhanced insulating and piezoelectric properties of 0.7BiFeO3–0.3BaTiO3 lead-free ceramics by optimizing calcination temperature: Analysis of Bi3+ volatilization and phase structures // J. Mater. Chem. C. 2018. V. 6, No. 15. P. 3982 – 3989. DOI: 10.1039/C8TC00329G
18. Zhu L.-F., Zhang B.-P., Duan J.-Q., et al. Enhanced piezoelectric and ferroelectric properties of BiFeO3–BaTiO3 lead-free ceramics by optimizing the sintering temperature and dwell time // J. European Ceramic Society. 2018. V. 38, No. 10. P. 3463 – 3471. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2018.03.044
19. Li Q., Wei J., Tu T., et al. Remarkable piezoelectricity and stable high-temperature dielectric properties of quenched BiFeO3–BaTiO3 ceramics // J. Amer. Ceramic Society. 2017. V. 100, No. 12. P. 5573 – 5583. DOI: 10.1111/jace.15079
20. Go S. H., Kim K. S., Choi Y. R., et al. Crystal structures and piezoelectric properties of quenched and slowly-cooled BiFeO3–BaTiO3 ceramics // Materials. 2024. V. 17. 4492. DOI: 10.3390/ma17184492
21. Zheng T., Ding Y., Wu J. Nonstoichiometry and composition engineering in (1–x)Bi1+yFeO3+3y/2-xBaTiO3 ceramics // RSC Adv. 2016. No. 93. Р. 90831 – 90839. DOI: 10.1039/C6RA10264F
22. Xun B., Song A., Yu J., et al. Lead-free BiFeO3–BaTiO3 ceramics with high Curie temperature: fine compositional tuning across the phase boundary for high piezoelectric charge and strain coefficients // ACS Appl. Mater. Interfaces 2021. V. 13. P. 4192 ? 4202. DOI: 10.1021/acsami.0c20381
23. Ahmed T., Khan S. A., Bae J. H., et al. Role of Bi chemical pressure on electrical properties of BiFeO3–BaTiO3–based ceramics // Solid State Sciences. 2021. V. 114. 106562. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2021.106562
24. Xun B.-W., Wang N., Zhang B.-P., et al. Enhanced piezoelectric properties of 0.7BiFeO3–0.3BaTiO3 lead-free piezoceramics with high Curie temperature by optimizing Bi self-compensation. // Ceramics International. 2019. V. 45, No. 18. Part A. P. 24382 – 24391. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.08.157
25. Yang H., Zhou C., Liu X., et al. Piezoelectric properties and temperature stabilities of Mn- and Cu-modified BiFeO3–BaTiO3 high temperature ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2013. V. 33. P. 1177 – 1183. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.11.019
26. Calisir I., Hall D. A. Chemical heterogeneity and approaches to its control in BiFeO3–BaTiO3 lead-free ferroelectrics // J. Mater. Chem. C. 2017. V. 6, No. 1. P. 134 – 146. DOI: 10.1039/c7tc04122e
27. Calisir I., Amirov A. A., Kleppe A. K., Hall D. A. Optimisation of functional properties in lead-free BiFeO3–BaTiO3 ceramics through La3+ substitution strategy // Journal of Materials Chemistry. A. 2018. V. 6, No. 13. P. 5378 – 5397. DOI: 10.1039/C7TA09497C
28. Powder diffraction files of the international centre for diffraction data (ICDD). 1999. ICDD, PDF-2, Software version 4.19.21, database version 2.1901. URL: http://www.icdd.com/pdfsearh/, 2019
29. B?evillon E., Chesnaud A., Wang Y., et al. Theoretical and experimental study of the structural, dynamical and dielectric properties of perovskite BaSnO3 // J. Phys. Condens. Matter. 2008. V. 20, Nо. 14. 145217. DOI: 10.1088/0953-8984/20/14/145217
30. Kozlov V. I., Bush A. A., Talanov M. V., Sirotinkin V. P. Phase diagram of polar states in BaTiO3–BaSnO3–PbTiO3 system // Materials Research Bulletin. 2025. V. 189. 113446. DOI: 10.1016/j.materresbull.2025.113446
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб.
DOI: 10.14489/glc.2026.07.pp.018-024
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
