Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo và các tính chất vật lý của hệ gốm đa thành phần trên cơ sở pzt và các vật liệu

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Lêi -cảm ơn Trớc tiên, xin by tỏ lời cảm ơn chân thnh v tri ân sâu sắc đến ThầyLấGiáo TS Phan Đình Giớ đà tận IPGS VNG tình hớng dẫn v truyền đạt cho nhiều kiến thức quý báu, giúp thực tốt đề ti luận án ny NGHIấN Tôi CU TOcảm VơnCC TNH CHT xin CH chân thnh quí thầy cô giáo VT Khoa Lí VậtGM Lý, Trờng Đại học Khoa học Huế đà dạy tạo V CA H A THNH PHN TRấN C dỗ, SvPZT điềuVT kiện LIU thuận lợiST cho IN trongCHUYN trình thực hiệnNHềE đề ti CC PHA Bên cạnh nhận đợc quan tâm tạo điều kiện v giúp đỡ Trờng Cao đẳng Công nghiệp Huế, Khoa Công nghệ Hóa - Môi trờng v động viên bạn bè Chuyờn ngnh: Vật lý Chất rắn ®ång nghiƯp Mã số: 62.44.01.04 Ci cùng, lòng biết ơn trân trọng dnh cho Gia đình đặc biệt l B Nội, Vợ Con v ngời thân bên tôi, Nviên TIN VTgiúp Lí thực tốt hỗ trợ vật chấtLUN v động tinhSthần, ®Ị tμi ln ¸n.Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Phan ỡnh Gi Huế, 2014 Lê Đại Vơng HU, 2014 i Lời cảm ơn Trớc tiên, xin by tỏ lời cảm ơn chân thnh v tri ân sâu sắc đến Thầy Giáo PGS TS Phan Đình Giớ đà tận tình hớng dẫn v truyền đạt cho nhiều kiến thức quý báu, giúp thực tốt đề ti luận án ny Tôi xin chân thnh cảm ơn quí thầy cô giáo Khoa Vật Lý, Trờng Đại học Khoa học Huế đà dạy dỗ, v tạo điều kiện thuận lợi cho trình thực đề ti Bên cạnh nhận đợc quan tâm tạo điều kiện v giúp đỡ Trờng Cao đẳng Công nghiệp Huế, Khoa Công nghệ Hóa - Môi trờng v động viên bạn bè đồng nghiệp Cuối cùng, lòng biết ơn trân trọng dnh cho Gia đình đặc biệt l B Nội, Vợ Con v ngời thân bên tôi, hỗ trợ vật chất v động viên tinh thần, giúp thực tốt đề ti luận án Huế, 2014 Lê Đại Vơng ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, thực Phịng thí nghiệm Vật lý chất rắn, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Huế hướng dẫn PGS TS Phan Đình Giớ Các số liệu kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Lê Đại Vương iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT PT PbTiO3 PZ PbZrO3 PZT PbZr1-xTixO3 PZN Pb(Zn1/3Nb2/3) PMnN Pb(Mn1/3Nb2/3) PNN Pb(Ni1/3Nb2/3) PZT-PZN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3) PZT-PMnN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Mn1/3Nb2/3) PZT-PMnS Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Mn1/3Sb2/3) PZT-PSN-PMnN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Sb1/2Nb1/2) – Pb(Mn1/3Nb2/3) PZT-PZN-PMN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3) – Pb(Mg1/3Nb2/3) PZT-PZN-PMnN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3) – Pb(Mn1/3Nb2/3) TC Nhiệt độ Curie (oC) Tm Nhiệt độ ứng với số điện môi cực đại (oC) BX Biến tử áp điện dạng xuyến BG Biến tử áp điện Langevin Cs Điện dung mẫu ER Ergodic relaxor NER Non – ergodic relaxor TB Nhiệt độ Burn Tf Nhiệt độ đông cứng HWHM Độ bán rộng vạch Raman BO Phương pháp trộn ơxít vị trí B iv % kl Phần trăm khối lượng kp Hệ số liên kết điện theo phương bán kính kt Hệ số liên kết điện theo phương bề dày Qm Hệ số phẩm chất học d31 Hệ số áp điện theo phương ngang P Độ phân cực Pr Độ phân cực dư Ps Độ phân cực tự phát E Điện trường EC Điện trường kháng t Thừa số xếp chặt Zm Giá trị cực tiểu tổng trở  Độ nhòe ε Hằng số điện mơi  Góc nhiễu xạ tanδ Tổn hao điện môi v MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cấu trúc perovskite ABO3 1.2 Đặc trưng sắt điện thông thường 1.2.1 Hiện tượng tồn phân cực tự phát tinh thể sắt điện 1.2.2 Nhiệt độ Curie chuyển pha 10 1.2.3 Đường trễ sắt điện 12 1.2.4 Cấu trúc đômen sắt điện 16 1.3 Đặc trưng sắt điện chuyển pha nhòe 18 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu gốm áp điện sở PZT 24 1.4.1 Vật liệu PZT pha tạp đơn 24 1.4.2 Vật liệu PZT pha tạp phức 27 1.5 Phổ tán xạ Raman 31 1.6 Kết luận chương .33 CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP VẬT LIỆU, CẤU TRÚC VÀ VI CẤU TRÚC CỦA HỆ GỐM PZT – PZN – PMnN 34 2.1 Tổng hợp hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN .34 2.2 Cấu trúc vi cấu trúc hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN 41 2.2.1 Cấu trúc vi cấu trúc nhóm vật liệu MP 41 2.2.2 Cấu trúc vi cấu trúc nhóm vật liệu MZ 44 2.3 Các phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu 49 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tính chất điện môi 49 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu tính chất áp điện 51 vi 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu tính chất sắt điện 55 2.4 Kết luận chương 57 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN MÔI, SẮT ĐIỆN VÀ ÁP ĐIỆN CỦA HỆ GỐM PZT-PZN-PMnN 58 3.1 Tính chất điện môi hệ vật liệu PZT- PZN-PMnN 59 3.1.1 Hằng số điện môi nhóm mẫu MP, MZ nhiệt độ phịng 59 3.1.2 Sự phụ thuộc số điện môi theo nhiệt độ 60 3.1.3 Sự phụ thuộc tính chất điện mơi vào tần số trường 64 3.2 Tính chất sắt điện hệ vật liệu PZT- PZN-PMnN 68 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ PZT tỷ số Zr/Ti đến tính chất sắt điện hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN nhiệt độ phòng 68 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tính chất sắt điện hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN 70 3.3 Tính chất áp điện hệ vật liệu PZT- PZN-PMnN 73 3.4 Kết luận chương .79 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Fe2O3, CuO ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỆ GỐM PZT-PZN-PMnN 81 4.1 Ảnh hưởng Fe2O3 đến tính chất hệ gốm PZT-PZN-PMnN 81 4.1.1 Ảnh hưởng Fe2O3 đến cấu trúc, vi cấu trúc hệ gốm PZT–PZN–PMnN 81 4.1.2 Ảnh hưởng Fe2O3 đến tính chất điện môi hệ gốm PZT-PZN-PMnN 84 4.1.3 Ảnh hưởng Fe2O3 đến tính chất áp điện hệ gốm PZT-PZN-PMnN 91 4.1.4 Ảnh hưởng Fe2O3 đến tính chất sắt điện hệ gốm PZT-PZN-PMnN 94 4.2 Ảnh hưởng CuO đến hoạt động thiêu kết tính chất điện hệ gốm PZT–PZN–PMnN 96 4.2.1 Ảnh hưởng CuO đến hoạt động thiêu kết hệ gốm PZT–PZN–PMnN 96 4.2.2 Ảnh hưởng CuO đến tính chất điện hệ gốm PZTPZNPMnN 101 vii 4.3 Thử nghiệm chế tạo máy rửa siêu âm sở biến tử áp điện PZT-PZNPMnN 112 4.4 Kết luận chương 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 viii DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Bảng 1.1 Giá trị thừa số xếp chặt t số hợp chất kiểu perovskite Bảng 2.1 Các kết tính tốn kích thước hạt, số mạng mật độ gốm trung bình nhóm mẫu MP từ việc phân tích SEM nhiễu xạ Tia X 42 Bảng 2.2 Các kết tính tốn kích thước hạt, số mạng mật độ gốm trung bình nhóm mẫu MZ từ việc phân tích SEM nhiễu xạ tia X 46 Bảng 2.3 Các hệ số đa thức (2.14) (2.15) 54 Bảng 3.1 Các giá trị trung bình số điện môi  tổn hao điện môi tan nhóm mẫu MP, MZ nhiệt độ phịng tần số 1kHz 59 Bảng 3.2 Các giá trị số điện môi cực đại max, nhiệt độ ứng với số điện môi cực đại Tm độ nhịe  nhóm mẫu MP, MZ đo tần số 1kHz 63 Bảng 3.3 Các thông số thu từ việc làm khớp số liệu với hệ thức Vogel – Fulcher 68 Bảng 3.4 Các thông số đặc trưng cho tính chất sắt điện gốm PZT-PZNPMnN nhiệt độ phòng: độ phân cự dư Pr, điện trường kháng EC 69 Bảng 3.5 Các thông số đặc trưng cho tính chất sắt điện gốm PZT-PZNPMnN theo nhiệt độ: độ phân cự dư Pr, điện trường kháng EC 72 ix Bảng 3.6 Các giá trị trung bình hệ số liên kết điện kp, k31, kt, hệ số áp điện d31 hệ số phẩm chất học Qm gốm PZT-PZN-PMnN 76 Bảng 3.7 So sánh tính chất gốm chế tạo với gốm cơng trình khác 79 Bảng 4.1 Các kết tính kích thước hạt mật độ gốm nhóm mẫu MF từ việc phân tích SEM 83 Bảng 4.2 Các giá trị trung bình số điện mơi  tổn hao điện môi tan mẫu MF nhiệt độ phòng tần số 1kHz 84 Bảng 4.3 Các giá trị số điện môi cực đại max, nhiệt độ ứng với số điện môi cực đại Tm độ nhòe  của mẫu MF tần số 1kHz 88 Bảng 4.4 Các giá trị trung bình hệ số liên kết điện kp, kt, k31, hệ số áp điện d31 hệ số phẩm chất học Qm gốm PZT-PZN-PMnN pha tạp Fe2O3 92 Bảng 4.5 Các thông số đặc trưng cho tính chất sắt điện gốm PZT-PZNPMnN pha tạp Fe2O3: độ phân cự dư Pr, điện trường kháng EC 95 Bảng 4.6 So sánh tính chất gốm chế tạo với gốm cơng trình khác có loại tạp Fe2O3 95 Bảng 4.7 Mật độ gốm, số điện môi, tổn hao tan, hệ số kp mẫu M01150 97 Bảng 4.8 Các kết tính tốn kích thước hạt, thơng số mạng mật độ gốm nhóm mẫu MC từ việc phân tích SEM nhiễu xạ tia X 104 x thể tổn hao điện mơi giảm; hệ số phẩm chất Qm tăng, bên cạnh tạp Fe2O3 làm gia tăng kích thước hạt gốm cải thiện đáng kể tính chất điện mơi, áp điện sắt điện vật liệu Chúng xác định nồng độ Fe2O3 tối ưu 0,25 % kl Tại nồng độ gốm có tính chất điện mơi, sắt điện áp điện tốt nhất:  = 1400; max = 24920; tan = 0,003; d31 = 155 pC/N; kp = 0,64; kt = 0,51; Pr = 37 µC/cm2 Qm = 1450 - Với mục đích làm giảm nhiệt độ thiêu kết, thành công việc pha CuO vào hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN giảm đáng kể nhiệt độ thiêu kết vật liệu Với nồng độ 0,125 % kl CuO, nhiệt độ thiêu kết gốm giảm từ 1150 oC xuống 850 oC Như nhiệt độ thiêu kết gốm giảm 300 oC so với mẫu khơng có CuO Các thơng số đặc trưng cho tính chất điện môi, áp điện vật liệu đạt giá trị tốt ứng với mẫu có nồng độ CuO 0,125 % kl, thiêu kết nhiệt độ 850 oC: mật độ gốm 7,91 g/cm3, số điện môi  = 1179, tổn hao điện môi tan = 0,006, hệ số liên kết điện kp= 0,55 Chúng chế tạo thành công máy rửa siêu âm có cơng suất trung bình (40 W), tần số làm việc máy 40,26 kHz dựa biến tử chế tạo từ hệ gốm PZT – PZN – PMnN + 0,10 % kl CuO - Mặc dù thành công việc chế tạo biến tử áp điện dạng xuyến ghép theo kiểu Langevin sử dụng cho máy rửa siêu âm, kết dừng lại mức độ thử nghiệm Lĩnh vực cần phải nghiên cứu sâu hơn, rộng cho nhiều loại ứng dụng Bên cạnh đó, việc thay nguyên tố khác (K, Na, Ba, Bi) vào vị trí A cấu trúc ABO3 thay cho Pb là hướng đề tài nhằm xây dựng hệ vật liệu thân thiện với môi trường người 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 1) Phan Đình Giớ Lê Đại Vương (2011), Tính chất điện mơi, sắt điện gốm PZT-PZN-PMnN Tạp chí khoa học, Đại học Huế, Số 65, tr 53-61 2) Phan Đình Giớ Lê Đại Vương (2011), Ảnh hưởng nồng độ PMnN đến cấu trúc tính chất áp điện gốm PZT-PZN-PMnN Tạp chí khoa học, Đại học Huế, Số 65, tr 63-71 3) Phan Đình Giớ, Nguyễn Thị Bích Hồng, Lê Đại Vương (2012), Ảnh hưởng tỉ số nồng độ Zr/Ti đến tính chất vật lý hệ gốm PZT-PZN-PMnN Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 50 (1A),tr 112-118 4) Phan Đình Giớ, Nguyễn Văn Quý, Lê Đại Vương (2012), Sự phụ thuộc nhiệt độ số tính chất vật lý hệ gốm PZT-PZN-PMnN Tạp chí Khoa học Công nghệ 50 (1A), tr 235-240 5) Phan Đình Giớ, Lê Đại Vương, Nguyễn Thị Trường Sa (2013), Ảnh hưởng thời gian thiêu kết đến số tính chất hệ gốm áp điện PZT-PZN-PMnN thiêu kết nhiệt độ thấp, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, Tập 87, Số 9, (2013), tr 45-51 6) Phan Đình Giớ, Lê Đại Vương Nguyễn Quang Long (2013), Nghiên cứu, chế tạo máy rửa siêu âm sở hệ gốm PZT - PZN – PMnN, Hội nghị toàn quốc lần thứ Vật lý kỹ thuật ứng dụng (CAEF-2013), Huế, 8-12 tháng 10 năm 2013 7) Phan Đình Giớ, Lê Đại Vương, Hồ Thị Thanh Hoa, Ảnh hưởng CuO đến nhiệt độ thiêu kết gốm áp điện PZT-PZN-PMnN, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2013) – Thái Nguyên 46/11/2013 (đã Tạp chí Khoa học Công nghệ 50 nhận đăng 5/6/2014) 8) Lê Đại Vương, Đỗ Văn Quảng, Phan Đình Giớ (2013), Ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết đến cấu trúc tính chất điện gốm PZT-PZN-PMnN pha tạp Fe2O3, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, Tập 87, Số 9, (2013), tr 225-231 9) Lê Đại Vương, Hồ Thị Thanh Hoa, Nguyễn Thị Thu Hà, Phan Đình Giớ (2012), Ảnh hưởng chế độ ủ đến số tính chất vật lý hệ gốm PZT-PZNPMnN Tạp chí khoa học, Đại học Huế, Tập 73, số 4, tr 253-261 118 10) Phan Dinh Gio, Le Dai Vuong and Nguyen Phan Nhu Y (2012), Effect of PZT content on the structure and electrical properties of PZT-PZN-PMnN ceramics The 6th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN2012) - October 30-November 02, 2012 - Ha Long City, Vietnam 11) Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio, Truong Van Chuong, Dung Thi Hoai Trang, Duong Viet Hung, Nguyen Trung Duong (2013), Effect of Zr/Ti ratio content on some physical properties of the low temperature sintering PZT-PZN-PMnN ceramics International Journal of Materials and Chemistry, Vol 3(2), pp: 3943 12) Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio, Nguyen Thi Kieu Lien (2013), Physical properties of PZT-PZN-PMnN ceramics were fabricated by B-site oxide mixing technique, Journal of science, Hue University, Vol 84, No.6, pp: 93-99 13) Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio, Nguyen Truong Tho, and Truong Van Chuong (2013), Relaxor Ferroelectric Properties of PZT-PZN-PMnN Ceramics Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, Vol 20, pp: 555-560 14) Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio (2013) Effect of Li2CO3 addition on the sintering behavior and physical properties of PZT-PZN-PMnN ceramics, International Journal of Materials Science and Applications, Vol 2(3), pp: 8993 15) Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio (2014), Structure and electrical properties of Fe2O3-Doped PZT–PZN–PMnN ceramics, Journal of Modern Physics,Vol 5, pp: 1258-1263 16) Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio, Vo Thi Thanh Kieu (2014), Raman scattering spectra and dielectric relaxation behavior of PZT-PZN-PMnN ceramics, International Journal of Chemistry and Materials Research, Vol 2(6), pp: 48-55 17) Phan Dinh Gio, Le Dai Vuong, Ho Thi Thanh Hoa (2014), Electrical Properties of CuO-Doped PZT-PZN-PMnN Piezoelectric Ceramics Sintered at Low Temperature, Journal of Materials Science and Chemical Engineering, Vol 2, pp: 20-27 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trương Văn Chương (2002), Chế tạo nghiên cứu tính chất vật lý gốm áp điện hệ PbTiO3 pha tạp La, Mn, Luận án Tiến sỹ khoa học vật liệu, Hà Nội [2] Lê Quang Tiến Dũng (2014), Nghiên cứu chế tạo thiết bị siêu âm công suất để tổng hợp vật liệu TiO2 cấu trúc nanô, Luận án Tiến sỹ Vật lý, ĐHKH Huế [3] Phan Đình Giớ (2007), Nghiên cứu tính chất vật lý gốm sắt điện hai, ba thành phần sở PZT pha tạp La, Mn, Fe, Luận án Tiến sỹ Vật lý, ĐHKH Huế [4] Thân Trọng Huy (2014), Chế tạo nghiên cứu tính chất vật lý gốm áp điện nhiều thành phần [(1-x)Pb(Zr,Ti)O3 – xPb(Mn1/3Nb2/3)O3] (PZTPMnN) pha tạp đất hiếm, Luận án Tiến sỹ khoa học vật liệu, Hà Nội [5] Nguyễn Đình Tùng Luận (2011), Chế tạo nghiên cứu tính chất vật lý gốm áp điện nhiều thành phần (1-x)Pb(ZrzTi1-z)O3 - xPb[(Sb1/2Nb1/2)y(Mn1/3Nb2/3)1-y]O3, Luận án Tiến sỹ Vật lý, ĐHKH Huế [6] Nguyễn Đình Tùng Luận, Trương Văn Chương, Đặng Anh Tuấn, Phan Thanh Hà, Đoàn Nam Hữu, Vi cấu trúc tính chất điện mơi gốm sắt điện relaxo PZT-PMnN-PSbN, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội, 2012 [7] Nguyễn Đình Tùng Luận, Thân Trọng Huy, Trương Văn Chương, Lê Văn Hồng, Nghiên cứu biên pha hình thái hệ gốm áp điện PZT– PbMnSbN, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội, 2012 120 Ting Anh [8] Bau ăerle D and Pinczuk A (1976), “Low Frequency Vibrational Modes and the Phase Transitions of Rhombohedral PbTi1-xZrxO3”, Solid State Comm., 19,1169–71 [9] Beere W (1975), “A unifying theory of the stability of penetrating liquid phases and sintering pores”, Acta Metall 23, pp:131-138 [10] Bokov A.A, Ye Z G (2006), “Recent progress in relaxor ferroelectrics with perovskite structure”, Journal of materials science, pp 41 31–52 [11] Burns G and Scott B A (1973), “Lattice Modes in Ferroelectric Perovskites: PbTiO3”, Phys Rev B, 7, 3088 [12] Burns G., Sanjurjo J A., and Lopez-Cruz E (1984), “High-Pressure Raman Study of Two Ferroelectric Crystals Closely Related to PbTiO3”, Phys Rev B, 30,7170 [13] Chao X., Ma D., Gu R., Yang Z (2010), “Effects of CuO addition on the electrical responses of the low-temperature sintered Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 – Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 ceramics”, Journal of Alloys and Compounds 491, pp: 698–702 [14] Chao X., Yang L., Pan H., Yang Z (2012), “Fabrication, temperature stability and characteristics of Pb(ZrxTiy)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 – Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 piezoelectric ceramics bimorph”, Ceramics International 38, pp: 3377–3382 [15] Chen C Y., Lin H L (2004), “Piezoelectric properties of Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 – PbZrO3 – PbTiO3 ceramics with sintering aid of 2CaO–Fe2O3 compound”, Ceramics International 30, pp: 2075–2079 [16] Chung K., Lee D., Yoo J., Jeong Y., Lee H., Kang H (2005), “Piezoelectric properties of low-temperature sintering Pb(Co1/2W1/2)O3 – Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 – Pb(Zr0.48Ti0.52 )O3 ceramics with the sintering temperature and the amount of CuO addition”, Sensors and Actuators A 121, pp: 142–147 121 [17] T.V Chuong, L.Q.T Dung, N.D.T Luan and T.T Huy (2011), “Application of ultrasound for nanomaterials synthesis”, Int J Nanotechnol., Vol 8, Nos 3, pp:291-299 [18] Damjanovic D (1998), Ferroelectric, dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric thin films and ceramics, Rep Prog Phys 61, Printed in the UK, pp 1267-1324 [19] Dilsom A Sanchez, Nora Ortega, Ashok Kumar, G Sreenivasulu, Ram S Katiyar, J F Scott, Donald M Evans, Miryam A A., Schilling A, and J M Gregg (2013), “Room-temperature single phase multiferroic magnetoelectrics: Pb(Fe, M)x(Zr,Ti)1-xO3 [M =Ta, Nb]”, Journal of applied physics 113, 074105 [20] Du J., Qiu J, Zhu K., Ji H (2013), “Microstructure, temperature stability and electrical properties of ZnO-modi fied Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 – Pb(Fe1/2Nb1/2 )O3 – Pb(Zr0.3Ti 0.7)O3 piezoelectric ceramics”, Ceramics International 39, pp: 9385 – 9390 [21] Du J.Z., Qiu J.H., Zhu K.J., Ji H.L., Pang X.M., Luo J (2012), “Effects of Fe2O3 Addition on Microstructure and Piezoelectric Properties of 0.55Pb(Ni1/3Nb2/3) – 0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 Ceramics”, J Materials Letters, 66 (1): 153 – 155 [22] Le Quang Tien Dung, Truong Van Chuong and Do Phuong Anh (2011), “The effect of TiO2 nanotubes on the sintering behavior and properties of PZT ceramics”, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol 2, 025013-5 [23] Fan G.F., Shi M.B., Lu W.Z., Wang Y.Q., Liang F (2014), “Effects of Li2CO3 and Sm2O3 additives on low-temperature sintering and piezoelectric properties of PZN-PZT ceramics”, Journal of the European Ceramic Society 34, pp: 23–28 122 [24] Fan H and Kim H-E (2001), “Effect of Lead content on the structure and electrical properties of Pb((Zn1/3Nb2/3)0.5(Zr0.47Nb0.53)0.5)O3 ceramics” Journal.J Am Ceram Soc 84 (3), pp 636-638 [25] Fan H and Kim H-E (2002), “Perovskite stabilization and electromechanical properties of polycrystalline lead zinc niobate–lead zirconate titanate”, Journal of applied physics, Vol 91(1), pp: 317-322 [26] Fang B., Sun R., Shan Y., Tezuka K., Imoto H (2007), “On the feasibility of synthesizing complex perovskite ferroelectric ceramics via a B-site oxide mixing route”, J Mater Sci 42, pp: 9227–9233 [27] Frantti J., Fujioka Y., Puretzky A., Xie Y., Ye Z G (2013), J Appl Phys 113, 174104 [28] Fu J., Zuo R (2013), “Giant electrostrains accompanying the evolution of a relaxor behavior in Bi(Mg,Ti)O3–PbZrO3–PbTiO3 ferroelectric ceramics” Acta Materialia 61, pp: 3687–3694 [29] Gao F., Cheng L., Hong R., Liu J., Wang C and Tian C (2009), “Crystal structure and piezoelectric (0.2 − x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 – properties of 0.8Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 xPb(Mn1/3Nb2/3)O3– ceramic”, Ceramics International 35, pp 1719–1723 [30] Phan Dinh Gio, Vo Duy Dan, (2008), “Some dielectric, ferroelectric, piezoelectric x)]O3 properties of 0.35Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.65Pb(ZrxTi1- ceramics”, Journal of Alloys and Compounds, vol 449, 1-2, 24-27 [31] Phan Dinh Gio, Le Dai Vuong, Nguyen Van Hung, Duong Viet Hung (2012), “Effect of MnO2 addition on dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties of PLZT- PZN ceramics”, Journal of science, Hue University, Vol 77, No 8, pp 25-31 123 [32] Haertling G.H.& C.E Land (1971), “Hot-pressed (Pb,La)(Zr,Ti)O3 ferroelectric ceramics for electrooptic applications”, J of the American ceramic society, Vol 54, No 1, pp 1-9 [33] Han H-S, Park E-C, and Lee J-S (2011), “Low-Firing Pb(Zr,Ti)O3 -Based Multilayer Ceramic Actuators Using Ag Inner Electrode”, Transactions On Electrical And Electronic Materials, Vol 12, No 6, pp 249-252 [34] Hou Y D., Zhua M K., Tian C S., Yan H (2004), “Structure and electrical properties of PMZN–PZT quaternary ceramics for piezoelectric transformers”, Sensors and Actuators A 116, pp: 455–460 [35] Hou Y-D., Chang L-M., Zhu M-K, Song X-M., and Yan H (2007), “Effect of Li2CO3 addition on the dielectric and piezoelectric responses in the lowtemperature sintered 0.5PZN–0.5PZT systems”, Journal of applied physic 102, 084507 [36] Hu Z., Ma B., Liu S., Narayanan M., Blachandran U (2014) “Relaxor behavior and energy storage performance of ferroelectric PLZT thin films with different Zr/Ti ratios”, Ceramics International 40, pp: 557–562 [37] Huang L., Bulou A., Kassiba A., Zeng J., Fu D., Errien N., Zheng L.,and Li G (2013), “Origin of temperature independent piezoelectric coefficient in Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 - BaTiO3 - PbTiO3 ceramics”, Journal Of Applied Physics 114, 074105 [38] IEEE Standard on Piezoelectricity, ANSI/IEE Standard 176, 1987 [39] Jaffe H (1961), IRE Stanđards on Piezoelectric Crystal, Proc IRE 49, p.p 1161-1169 [40] Jaffe B., W R Cook and H Jaffe (1971), Piezoelectric ceramics, Academic Press, Newyork [41] Jeong Y., Yoo J., Lee S., Hong J (2007), “Piezoelectric characteristics of low temperature sintering Pb(Mn1/3Nb2/3)O3–Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 124 – Pb(Zr0.50Ti0.50)O3 according to the addition of CuO and Fe2O3”, Sensors and Actuators A: Physical, Vol 135, pp: 215–219 [42] Jiang X.P., Fang J.W., Zeng H.R., Chu B.J., Li G.R., Chen D.R., Yin Q.R (2000), “The influence of PbZrO3/PbTiO3 ratio on diffuse phase transition of Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 – PbZrO3 – PbTiO3 system near the morphotropic phase boundary” , Materials Letters 44, pp: 219–222 [43] John R Ferraro, Kazuo Nakamoto and Chris W Brown (2003), Introductory Raman Spectroscopy, Elsevier [44] Kang S H., Ahn C W., Lee H J & Kim I W., Park E C & Lee J S (2008), “Dielectric and pyroelectric properties of Li2CO3 doped 0.2Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 – 0.5Pb(Zr0.48Ti0.52)O3 – 0.3Pb(Fe1/3Nb2/3)O3 ceramics”, J Electroceram 21, pp: 855–858 [45] Kim M S., Jeon S., Jeong S J., Kim I S., and Song J S (2008), “Effect of CuO Additions on Microstructures and Electromechanical Properties of 0.4Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 - 0.25PbZrO3 - 0.35PbTiO3 Ceramics”, Electronic Materials Letters, Vol 4, No pp 189-192 [46] Kim Y H., Ryu H., Cho Y K., Lee H J, and Nahm S., (2013), “TEM Observations on 0.65Pb(Zr0.42Ti0.58)O3-0.35Pb(Ni0.33Nb0.67)O3 Ceramics with CuO Additive”, J Am Ceram Soc., Vol 96 (1), pp: 312–317 [47] Kingon A and j Brian Clark (1983), “Sintering of PZT Ceramics: I, Atmosphere Control”, Journal of the American Ceramic Society, Vol 66, No 4, pp: 253-256 [48] Kitaguchi H., Takada J., Oda K., and Miura Y (1990), “Equilibrium phase diagram for the system PbO-CaO-CuO”, J Mater Res., Vol 5, No 5, pp: 929-231 [49] Kumar A and Mishra S.K (2014), “Effects of Sr2+ substitution on the structural, dielectric, and piezoelectric properties of PZT-PMN ceramics”, 125 International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Vol 21 (2), pp: 175 [50] Lee J Y., Choi J W., Kang M G., Kim S J., Ko T K Yoon S J (2009), “Effect of CuO addition on sintering temperature and piezoelectric properties of 0.05Pb(Al0.5Nb0.5)O3 − 0.95Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 + 0.7 wt.% Nb2 O5 + 0.5 wt.% MnO2 ceramics”, J Electroceram, Vol 23, pp:572 – 575 [51] Lee J S., Choia M S., Hung N V., Kima Y S, Kim I W., Park E C., Jeong S J., Song J S (2007), “Effects of high energy ball-milling on the sintering behavior and piezoelectric properties of PZT-based ceramics”, Ceramics International 33, pp: 1283–1286 [52] Li B., Li G., Zhang W Z., Ding A (2005), “Influence of particle size on the sintering behavior and high-power piezoelectric properties of PMnN–PZT ceramics”, Materials Science and Engineering B 121, pp: 92–97 [53] Li J (2013), “Effect of CuO addition on structure and electrical properties of low temperature sintered quaternary piezoelectric ceramics”, Bull Mater Sci., Vol 36, No 5, pp 877–881 [54] Li Jin, Zhanbing He, and Dragan D (2009), “Nanodomains in Fe+3-doped lead zirconate titanate ceramics at the morphotropic phase boundary not correlate with high properties”, Applied Physics Letters 95, 012905 [55] Liao Q, Chen X., Chu X., Fei Zeng, Guo D (2013), “Effect of Fe doping on the structure and electric properties of relaxor type BSPT-PZN piezoelectric ceramics near the morphotropic phase boundary”, Sensors and Actuators A 201, pp: 222–229 [56] Luo N., Li Q., Xia Z (2011), “Effect of Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 modification on dielectric and piezoelectric properties of Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 ceramics”, Materials Research Bulletin 46, pp: 1333–1339 [57] Nguyen Dinh Tung Luan, Le Dai Vuong, Bui Cong Chanh (2013), “Microstructure, Ferroelectric and Piezoelectric Properties of PZT-PMnSbN 126 Ceramics”, International Journal of Materials and Chemistry, Vol 3(3): 5158 [58] Nguyen Dinh Tung Luan, Le Dai Vuong (2014), “Study Structure, Microstructure and Temperature Dependence of Some Physical Properties of ZnO Doped PZT–PMSN Ceramics”, International Journal of Engineering and Innovative Technology, Vol (8), pp: 48-52 [59] Nguyen Dinh Tung Luan, Le Dai Vuong, Truong Van Chuong, and Nguyen Truong Tho (2014), “Structure and Physical Properties of PZT–PMnN–PSN Ceramics Near The morphological Phase Boundary”, Advances in Materials Science and Engineering, Volume 2014, Article ID 821404, pages [60] Mao J B., Zhou J., Zheng H Q., Sun H J., Chen W (2010), “Effects of Fe2O3 Doping on the Properties of PMnS-PZN-PZT Piezoelectric Ceramic”, Journal of synthetic crystals, Vo1 39 No 1, pp: 72-76 [61] Miclea C., Tanasoiu C., Miclea C.F., Amarande L., Gheorghiu A., Sima F.N (2005), “Effect of iron and nickel substitution on the piezoelectric properties of PZT type ceramics”, J Eur Ceram Soc 25, pp: 2397 – 2400 [62] Miclea C., Tanasoiu C., Miclea C.F., Amarande L., Gheorghiu A., Spanulescu I., C Plavitu, Miclea C.T., Cioangher M.C., Trupina L., Iuga A (2007), “Effect of lead content on the structure and piezoelectric properties of hard type lead titanate–zirconate ceramics”, Journal of the European Ceramic Society 27, pp: 4055–4059 [63] Molak A., Talik E., Kruczek M., Paluch M., Ratuszna A., Ujma Z (2006), “Characterisation of Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 ceramics by SEM, XRD, XPS and dielectric permittivity tests”, Materials Science and Engineering B 128, pp:16–24 [64] Muanghlua R., Niemchareon S., Vittayakorn W C and Vittayakorn N (2008), “Effects of Zr/Ti Ratio on the Structure and Ferroelectric Properties 127 in PZT-PZN-PMnN Ceramics Near the Morphotropic Phase Boundary”, Advanced Materials Research Vols 55-57, pp 125-128 [65] Nam C H., Park H Y., Seo I T., Choi J H., Nahm S., Lee H G (2011), “Effect of CuO on the sintering temperature and piezoelectric properties of MnO2-doped 0.75Pb(Zr0.47Ti0.53)O3 – 0.25Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 ceramics”, Journal of Alloys and Compounds, Vol 509, pp: 3686–3689 [66] Nam C., Park H Y, Seo I T, Choi J H, Joung M R, and Nahm S (2011), “Low-Temperature Sintering and Piezoelectric Properties of 0.65Pb(Zr0.42Ti0.58)O3 - 0.35Pb(Ni0.33Nb0.67)O3 Ceramics”, J Am Ceram Soc 94 (10), pp: 3442–3448 [67] Necira Z., Boutarfaia A., Abba M., Menasra H., Abdessalem N (2013), “Effects of Thermal Conditions in the Phase Formation of Undoped and Doped Pb(Zr1−xTix)O3 Solid Solutions”, Materials Sciences and Applications, Vol 4, pp: 319-323 [68] Pirc R and Blinc R (2007), “Vogel-fulcher freezing in relaxor ferroelectrics”, Physical review b 76, pp: 020101:1-3 [69] Samara G A and Venturini E L (2006), “Ferroelectric relaxor crossover in ompositionally disordered perovskites”, Phase Transitions, Vol 79, pp 21–40 [70] Sawaguchi E (1953) “Ferroelectricity versus antiferroelectricity in the solid solution of PbZrO3 and PbTiO3”, J Phys Soc Jpn., 8(5): 615 [71] Shi L., Zhang B., Liao Q., Zhu L., Zhao L., Zhang D., Guo D (2014), “Piezoelectric properties of Fe2O3 doped BiYbO3 -Pb(Zr,Ti)O3 high Curie temperature ceramics”, Ceramics International 40, pp: 2763 – 2769 [72] Smolenskii, G A and A I Agranovskaya (1959), “Dielectric polarization of a number of complex compounds”, Sov Phys Solid State 1, 1429-1437 [73] Uchino K (1991), Relaxor ferroelectrics, Journal of the ceramic society of Japan, 99 (10), pp 829-835 128 [74] Vittayakorn N, Rujijanagul G, and Tunkasiri T (2003), “Perovskite phase formation and ferroelectric properties of the lead nickel niobate–lead zinc niobate–lead zirconate titanate ternary system”, J Mater Res., Vol 18, No 12, pp: 2882- 2889 [75] Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio (2013), “Effect of Li2CO3 addition on the sintering behavior and physical properties of PZT-PZN-PMnN ceramics”, International Journal of Materials Science and Applications, Vol 2(3): 8993 [76] Wang J., Wang G., Nie H., Chen X., Cao F., Dong X., Gu Y., and He H (2013), “Low-Temperature Sintering and Electric Properties of Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3 Ferroelectric Ceramics with CuO Additive”, J Am Ceram Soc., pp: 1–4 [77] Wang L., Mao C., Wang G., Du G., Liang R., and Dong X (2013), “Effect of CuO Addition on the Microstructure and Electric Properties of LowTemperature Sintered 0.25PMN – 0.40PT – 0.35PZ Ceramics”, J Am Ceram Soc., Vol 96(1), pp: 24–27 [78] Wintotai P., Udomkan N., Meejoo S (2005), “Piezoelectric properties of Fe2O3 -doped (1 - x) BiScO3 – xPbTiO3 ceramics”, Sensors and Actuators A 122 (2) 257–263 [79] Wu N.N., Song X.M., Hou Y D., Zhu M.K., Wang C & Yan H (2009), “Relaxor behavior of (1−x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 ceramics”, Chinese Science Bulletin, vol 54 (7), pp: 1267-1274 [80] Wu Tao, Sun Q., Ma W, Liu Z (2013), “Effect of CuO on the sintering temperature and properties of SrCO3 and MnO2 - doped PMS-PZT piezoelectric ceramics for multilayer piezoelectric transformers”, J Electroceram, Vol 31, pp: 28-34 [81] Xu Y (1991) Ferroelectric materials and their applications, Elsevier Science Publisher, North – Holland, Tokyo-Paris-New York 129 [82] Yan Y., Cho K-H., Maurya D., Kumar A., Kalinin S., Khachaturyan A., and Priya S (2013), “Giant energy density in [001]-textured Pb(Mg1/3Nb2/3)O3PbZrO3-PbTiO3”, Applied physics letters 102, 042903 [83] Yan Y., Xu Y., Feng Y (2014), “Effect of Mn doping on the piezoelectric properties of 0.82Pb(Zr1/2Ti1/2)O3 – 0.03Pb(Mn1/3Sb2/3)O3 – 0.15Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 ferroelectric ceramics”, Ceramics International 40, pp: 5897 – 5903 [84] Yoo J, Lee I., Lee S, Kim K., Yoon H., and Lee S (2007), “Piezoelectric and dielectric properties of low temperature sintering PMN-PZN-PZT ceramics according to the amount of PbO”, Integrated Ferroelectrics, Vol 93, pp: 62– 71 [85] Yoo J and Lee S (2009), “Piezoelectric and Dielectric Properties of Low Temperature Sintered Pb(Mn1/3Nb2/3)0.02(Ni1/3Nb2/3)0.12(ZrxTi1-x)0.86O3 System Ceramics”, Transactions on Electrical and Electronic Materials, Vol 10, No 4, pp:121-124 [86] Yoo J., Kim D., Song H., Paik D S and Kang D H (2008), “Effect of Calcination Temperature on the Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 Piezoelectric – Characteristics Pb(Zr0.50Ti0.50)O3 of Ceramics”, Integrated Ferroelectrics, Vol 96, pp: 11–18 [87] Yoo J., Lee I, & Paik D S & Park Y.-W (2009), “Piezoelectric and dielectric properties of low temperature sintering Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 – Pb(Zr0.48Ti0.52)O3 ceramics with variation of sintering time”, J Electroceram 23, pp: 519 – 523 [88] Yoo S-Y, Ha J-Y, Yoon S-J., Choi J-W (2013), “High-power properties of piezoelectric hard materials sintered at low temperature for multilayer ceramic actuators”, Journal of the European Ceramic Society 33, pp: 1769– 1778 130 [89] Yoon S-J., Choi J-W and Choi J-Y (2010), “Influences of Donor Dopants on the Properties of PZT-PMS-PZN Piezoelectric Ceramics Sintered at Low Temperatures”, Journal of the Korean Physical Society, Vol 57 (4), pp 863867 [90] Zeng X., Ding A., Liu T., Deng G., Zheng X., and Cheng W., (2006), “Excess ZnO Addition in Pure and La-Doped PZN–PZT Ceramics”, J Am Ceram Soc., Vol 89 (2), pp 728–730 [91] Zhu M K., Lu P X., Hou Y D., Song X M., Wang H, and Yan H (2006), “Analysis of Phase Coexistence in Fe2O3 - Doped 0.2PZN–0.8PZT Ferroelectric Ceramics by Raman Scattering Spectra”, J Am Ceram Soc., Vol 89 (12), pp: 3739–3744 [92] Zhu M K., Lu P X., Hou Y D., Wang H, and Yan H (2005), “Effects of Fe2O3 addition on microstructure and piezoelectric properties of 0.2PZN– 0.8PZT ceramics”, J Mater Res., Vol 20, No 10, pp: 2670 - 2675 [93] Zheng M.,Hou Y., Ge H., Zhu M and Yan H (2013), “Effect of sintering temperature on internal-bias field and electric properties of 0.2PZN–0.8PZT ceramics”, Phys Status Solidi A 210, No 2, 261–266 131 ... dụng Từ thực tế trên, lựa chọn đề tài luận án ? ?Nghiên cứu chế tạo tính chất vật lý hệ gốm đa thành phần sở PZT vật liệu sắt điện chuyển pha nhòe” Trên sở phương pháp công nghệ gốm truyền thống... tơi tiến hành chế tạo nghiên cứu tính chất vật lý hệ gốm đa thành phần sở PZT vật liệu sắt điện chuyển pha nhòe Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 (PZN) Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 (PMnN) với nội dung sau: a) Chế tạo nghiên. .. hưởng tỷ số Zr/Ti PZT đến cấu trúc tính chất hệ PZT- PZN-PMnN, xác định thành phần vật liệu có tính chất tối ưu đặc trưng chuyển pha nhòe vật liệu c) Nghiên cứu tính chất vật lý hệ PZT- PZN-PMnN pha