BiFeO3-BaTiO3 sisteminde Zr katkılamanın elektriksel özelliklere etkisinin incelenmesi

Demir S., Gözüaçık N. K., Alkoy S., Yeprem H. A.

Journal of the Turkish Ceramics Society, cilt.5, sa.1, ss.1-5, 2025 (Hakemli Dergi)

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Cilt numarası: 5 Sayı: 1
  • Basım Tarihi: 2025
  • Dergi Adı: Journal of the Turkish Ceramics Society
  • Sayfa Sayıları: ss.1-5
  • Yıldız Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Son yıllarda çevresel düzenlemeler nedeniyle kurşun bazlı piezoelektrik

malzemelerin yerine alternatifler geliştirilmesi önem kazanmıştır. Bu kapsamda,


bizmut bazlı perovskit yapılı malzemeler dikkat çekmektedir. BiFeO3-BaTiO3 (BF-

BT) sisteminin özellikle morfotropik faz sınırında iyi piezoelektrik özellikler


gösterdiği tespit edilmiştir.

Çalışmada, BF-BT seramikleri katı hal tepkime yöntemiyle sentezlenmiş ve farklı

oranlarda Zr katkısının kristal yapı, ferroelektrik ve dielektrik özellikler üzerindeki

etkileri incelenmiştir. XRD analizleri, Zr katkısının kristal yapıyı bozmadığını ve faz

saflığını koruduğunu göstermiştir. %0,4 Zr katkılı seramikler, daha yüksek kalıntı

polarizasyon ve kristallenme derecesi sergilemiştir. Ayrıca, gerinim-elektrik alan

ölçümleri, Zr katkısının elektromekanik performansı artırdığını ortaya koymuştur.

Dielektrik analizlerde, 300°C civarında faz geçişi gözlemlenmiş ve frekansa bağlı

değişimler belirlenmiştir.

In recent years, due to environmental regulations, the development of alternatives to


lead-based piezoelectric materials has gained importance. In this context, bismuth-

based perovskite materials have attracted attention. The BiFeO3-BaTiO3 (BF-BT)


system has been found to exhibit good piezoelectric properties, especially at the

morphotropic phase boundary.

In this study, BF-BT ceramics were synthesized using the solid-state method, and

the effects of different Zr doping ratios on the crystal structure, ferroelectric, and

dielectric properties were investigated. XRD analyses showed that Zr doping did not

disrupt the crystal structure and maintained phase purity. Ceramics with 0.4% Zr

doping exhibited higher remnant polarization and crystallization degree.

Additionally, strain-electric field measurements revealed that Zr doping enhanced

electromechanical performance. Dielectric analyses showed a phase transition

around 300°C, with frequency-dependent variations observed.