Trong mục này, vai trò của ion Li+ pha tạp lên tính chất của gốm áp điện không chì Bi0,5(Na0,78K0,22)0,5Ti0,97Zr0,03O3 được nghiên cứu và trình bày chi tiết. Các kết quả nổi bật trong chương này là:
- Giản đồ XRD cho thấy sự đồng thời tồn tại của pha mặt thoi và pha tứ giác trong gốm áp điện BNKTZ–xLi. Và không có sự chuyển pha nào được quan sát thấy khi Li được thay thế vào vị trí A của cấu trúc perovskite. Tuy nhiên, các đỉnh (021) và (200) có sự dịch chuyển nhỏ về phía góc nhiễu xạ lớn hơn theo nồng độ Li thay thế. Chứng tỏ thành phần pha của gốm có sự thay đổi về phía pha mặt thoi trong biên pha hình thái của gốm BNT.
- Hệ số áp điện Smax/Emax của gốm được tăng cường đáng kể từ 600 đến 643 pm/V ở nồng độ Li thay thế x = 0,02.
- Độ phân cực cực đại Pm của gốm giảm từ 46,2 xuống 26,1 μC/cm2 khi nồng độ Li thay thế tăng từ 0,00 đến 0,05.
- Độ rộng vùng cấm của gốm giảm từ 2,88 xuống 2,68 eV ứng với nồng độ Li thay thế từ 0 đến 5 mol.%. Chúng tôi hy vọng kết quả nghiên cứu này có thế cung cấp một cái nhìn tổng quan và thấu đáo hơn về vai trò của sự thay thế Li lên tính chất của gốm áp điện không chì nền BNKT.
CHƯƠNG 5: TÍNH CHẤT CỦA MÀNG SẮT ĐIỆN KHÔNG CHÌ Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG
PHÁP QUAY PHỦ SOL-GEL
Trong chương này, màng sắt điện Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 có hợp phần gần MPB được tổng hợp bằng phương pháp lắng đọng dung dịch hóa học (quay phủ sol- gel). Để thuận tiện, màng Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 được ký hiệu là BNKT20, ở đây số 20 chỉ mol.% K thay thế cho Na. Ảnh hưởng của bề dày lên vi cấu trúc, tính chất sắt điện, tính chất áp điện của màng BNKT20 được khảo sát. Kết quả XRD cho thấy màng BNKT20 có cấu trúc kiểu perovskite đặc trưng, tuy nhiên vẫn tồn tại pha trung gian không mong muốn. Tất cả các mẫu đều cho đường cong điện trễ (P-E) đặc trưng của vật liệu sắt điện. Giá trị độ phân cực dư của màng đo ở điện trường cực đại 150 kV/cm tăng mạnh từ 2,37 μC/cm2 ở màng 4 lớp đến 8,41 μC/cm2 ở màng 12 lớp. Cơ chế dòng dò trong tụ sắt điện có thể được quy định bởi các hiệu ứng như hiệu ứng Schottky, hiệu ứng Fowler-Nordheim (FN), hiệu ứng dòng điện tích không gian (SCLC), hiệu ứng Poole-Frenkel (PF). Trong đó các hiệu ứng Schottky và SCLC được chúng tôi cho là chiếm ưu thế nổi trội trong màng sắt điện BNKT20. Kết quả phân tích cho thấy mật độ dòng dò trong màng BNKT20 giảm khi bề dày của màng tăng. Chúng tôi hy vọng kết quả nghiên cứu này sẽ là tiền đề cho việc nghiên cứu nâng cao tính chất của màng sắt điện không chì BNKT phù hợp với các ứng dụng thực tế.