Cấu trúc và tính chất áp điện của hệ vật liệu BaTi0, 8Zr0, 2O3-Ba1-yCayTiO3 (y = 15; 20; 25; 28; 28,8; 29,2; 29,6; 30; 30,4; 35)

Chu Thị Anh Xuân và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 188(12/2): 39 - 42<br /> <br /> CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ÁP ĐIỆN CỦA HỆ VẬT LIỆU<br /> BaTi0,8Zr0,2O3-Ba1-yCayTiO3 (y = 15; 20; 25; 28; 28,8; 29,2; 29,6; 30; 30,4; 35)<br /> Chu Thị Anh Xuân*, Nguyễn Văn Khiển<br /> Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Vật liệu áp điện không chứa chì BZT-BCT được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Kết<br /> quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy khi nồng độ Ca thay thế cho Ba tăng có sự chuyển<br /> pha cấu trúc từ tứ giác sang mặt thoi. Đặc biệt tại nồng độ Ca thay thế cho Ba 14,8%, vật liệu xuất<br /> hiện biên pha hình thái (đồng tồn tại ba pha cấu trúc): tứ giác, trực thoi và mặt thoi. Qua các phép<br /> đo phổ tổng trở và dựa vào các tiêu chuẩn áp điện 61 và 87 chúng tôi đã tính được các thông số áp<br /> điện. Hệ số áp điện của hệ vật liệu thu được là khá lớn, đặc biệt d33 đạt giá trị lên đến 543 pC/N<br /> ứng với nồng độ Ca thay thế cho Ba 14,8%. Qua đó cho thấy mối liên hệ giữa biên pha hình thái<br /> với hệ số áp điện lớn của hệ vật liệu áp điện.<br /> Từ khóa: BZT-BCT, Cấu trúc tinh thể, biên pha, tính chất áp điện, chuyển pha cấu trúc<br /> <br /> MỞ ĐẦU*<br /> Vật liệu áp điện là vật liệu có thể tạo ra được<br /> một điện thế tương ứng với sự biến đổi ứng<br /> suất cơ học. Mặc dù được phát hiện ra từ năm<br /> 1880 nhưng mãi đến những năm 1950 vật liệu<br /> này mới được ứng dụng rộng rãi. Trong suốt<br /> nửa thập kỷ vừa qua, vật liệu gốm PbZr1xTixO3(PZT) được các nhà khoa học nghiên<br /> cứu và chứng minh được rằng nó có hệ số áp<br /> điện tương đối lớn (d33 = 220 ÷ 590 pC/N) [1,<br /> 2]. Chính vì thế mà hầu hết những ứng dụng<br /> áp điện, từ pin điện thoại đến kính hiển vi<br /> điện tử xuyên ngầm công nghệ cao (high-tech<br /> scanning-tunneling microscope), đều sử dụng<br /> vật liệu áp điện PZT. Tuy nhiên, chì (Pb) là<br /> một nguyên tố có tính độc hại gây nguy hiểm<br /> cho con người đồng thời là một trong những<br /> nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường toàn<br /> cầu nếu sử dụng nhiều. Do đó, yêu cầu cấp<br /> thiết cần đặt đối với các nhà khoa học đó là<br /> cần nghiên cứu để tìm ra vật liệu áp điện<br /> không chứa chì có hệ số áp điện cao để đưa<br /> vào ứng dụng thay cho vật liệu PZT truyền<br /> thống. Gần đây một vài vật liệu áp điện không<br /> chứa chì đã được công bố và cho được kết<br /> quả khá khả quan. Đặc biệt là hệ vật liệu<br /> không chứa chì trên nền (K,Na)NbO3 [3, 4, 5,<br /> 6] và BaTiO3 [7, 8, 9, 10].<br /> *<br /> <br /> Tel: 0988 441425, Email: xuancta@tnus.edu.vn<br /> <br /> Trong bài báo này chúng tôi sẽ nghiên cứu<br /> ảnh hưởng của nồng độ Ca thay thế cho Ba<br /> lên cấu trúc và tính chất áp điện của hệ vật<br /> liệu áp điện không chứa chì BZT-BCT.<br /> THỰC NGHIỆM<br /> Hệ vật liệu Ba1-xCaxTi0,9Zr0,1O3 được tổng<br /> hợp từ nguyên liệu ban đầu là các bột BaCO3,<br /> CaCO3, ZrO2 và TiO2 của Merck với độ sạch<br /> 99,9%. Các bột được sấy khô ở nhiệt độ<br /> 150oC trong 4h, sau đó được cân theo tỷ lệ<br /> hợp thức bằng cân điện tử với độ chính xác ±<br /> 0,1 mg. Các mẫu được chế tạo bằng phương<br /> pháp phản ứng pha rắn theo phương trình:<br /> (1 – x) BaCO3 + xCaCO3 +0,2 ZrO2 +<br /> 0,8TiO2 → Ba1-xCaxTi0,8Zr0,2O3 + CO2<br /> Trước tiên, hỗn hợp bột được nghiền trong<br /> dung môi cồn, thời gian nghiền 24h bằng máy<br /> nghiền hành tinh, tốc độ 100 vòng/phút. Hỗn<br /> hợp sau khi đã nghiền trộn lần một được ép<br /> thành viên dưới áp suất 1,5T/cm2 và đem<br /> nung sơ bộ ở nhiệt độ 1200oC trong thời gian<br /> 4 giờ ở môi trường không khí. Hợp chất đã<br /> tổng hợp được là gốm chưa thành phẩm, tiếp<br /> tục được đập vỡ và nghiền tiếp trong 24h, sau<br /> đó ép viên dưới dạng hình đĩa với đường kính<br /> 10mm và chiều dầy 1mm ở áp suất 1,5T/cm2<br /> và nung thiêu kết 4h tại nhiệt độ 1450oC. Cả<br /> quá trình nung sơ bộ và thiêu kết ở chế độ gia<br /> nhiệt đều được kiểm soát tự động theo<br /> chương trình đặt trước với tốc độ 5oC/phút.<br /> 39<br /> <br /> Chu Thị Anh Xuân và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Mẫu đã thiêu kết được xử lý, mài song phẳng<br /> bằng các cỡ giấy nhám khác nhau, cuối cùng<br /> được mài bóng bằng giấy nhám số 2000. Mẫu<br /> được phủ điện cực bạc (Ag) bằng phương<br /> pháp đốt nóng keo bạc ở 450oC trong thời<br /> gian 45 phút để đo các thông số sắt điện. Mẫu<br /> dùng để đo tính chất áp điện được phân cực<br /> dưới điện trường 20kV/cm ở nhiệt độ phòng,<br /> thời gian 60 phút trong dầu cao thế. Sau khi<br /> phân cực, mẫu được để già hóa ít nhất 48 giờ<br /> để quá trình khử phân cực xảy ra một cách tự<br /> nhiên. Sau thời gian này tính chất của mẫu<br /> mới ổn định, ta đo phổ trở kháng và phổ pha<br /> để tính các thông số tính chất áp điện bằng hệ<br /> đo LCR 3532-Hioki.<br /> <br /> 188(12/2): 39 - 42<br /> <br /> 30 thì chúng lại có xu hướng chập lại thành 2<br /> đỉnh ứng với cấu trúc tứ giác. Sự đặc biệt<br /> trong cấu trúc này có thể là nguyên nhân dẫn<br /> đến hệ số áp điện lớn nhất đạt được tại y =<br /> 29,6 mà sẽ được khảo sát chi tiết ở phần sau.<br /> <br /> BCT-BZT30.4<br /> BCT-BZT30<br /> BCT-BZT29.6<br /> BCT-BZT28.8<br /> <br /> BCT-BZT28<br /> <br /> KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> 44<br /> <br /> Hình 1 đưa ra giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ<br /> mẫu BZT-BCT.<br /> <br /> 0<br /> <br /> 40<br /> <br /> 50<br /> <br /> o<br /> <br /> 60<br /> <br /> 70<br /> <br /> 80<br /> <br /> 90<br /> <br /> 100<br /> <br /> 45.6<br /> <br /> Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ mẫu BZT-BCT<br /> <br /> Các đỉnh nhiễu xạ có xu hướng dịch về phía<br /> 2θ lớn khi nồng độ Ca tăng và một số vạch<br /> nhiễu xạ có xu hướng tách đỉnh. Đặc biệt ta<br /> thấy ứng với đỉnh nhiễu xạ tại góc 2θ = 44,7o<br /> nó tách đỉnh dần khi nồng độ Ca tăng và khi<br /> nồng độ 14,8 % nguyên tử (y = 29,6) thì nó<br /> đã tách ra thành 3 đỉnh rõ rệt (các đỉnh này có<br /> thể ứng với hai loại cấu trúc khác nhau đó là<br /> tứ giác và mặt thoi). Khi nồng độ y lớn hơn<br /> <br /> -20<br /> <br /> 200<br /> <br /> -40<br /> <br /> 4000<br /> <br /> -60<br /> <br /> -50<br /> <br /> 100<br /> <br /> 2000<br /> <br /> 1.4 10<br /> <br /> 6<br /> <br /> 1.2 10<br /> <br /> 6<br /> <br /> 1 10<br /> <br /> 6<br /> <br /> 8 10<br /> <br /> 5<br /> <br /> 6 10<br /> <br /> 5<br /> <br /> 4 10<br /> <br /> 5<br /> <br /> 2 10<br /> <br /> 5<br /> <br /> Z (Ohm)<br /> <br /> 44.4<br /> <br /> 2 )<br /> <br /> 0<br /> <br /> 300<br /> <br /> 250<br /> <br /> 260 270<br /> f (kHz)<br /> <br /> 280<br /> <br /> -80<br /> <br /> 0<br /> <br /> -100<br /> 290<br /> <br /> 650<br /> <br /> 660<br /> <br /> 670<br /> f (kHz)<br /> <br /> -100<br /> 690<br /> <br /> 680<br /> <br /> 250<br /> <br /> 100<br /> <br /> 60<br /> d)<br /> <br /> c)<br /> <br /> 200<br /> <br /> 0<br /> <br /> 20<br /> <br /> Phase<br /> <br /> Z<br /> Phase<br /> <br /> 40<br /> Z<br /> <br /> 50<br /> <br /> -50<br /> <br /> 0<br /> <br /> 150<br /> <br /> -20<br /> 100<br /> <br /> <br /> <br /> BZT-BCT20<br /> BZT-BCT15<br /> <br /> Z (Ohm)<br /> <br /> Z (Ohm)<br /> <br /> 6000<br /> <br /> 20<br /> <br /> Z<br /> Phase<br /> <br /> 400<br /> 50<br /> <br /> Z (Ohm)<br /> <br /> (322)<br /> <br /> (310)<br /> <br /> (311)<br /> <br /> (220)<br /> <br /> (221)<br /> <br /> (211)<br /> (212)<br /> <br /> (002)<br /> (200)<br /> <br /> (210)<br /> <br /> (110)<br /> (111)<br /> <br /> (100)<br /> <br /> Z<br /> Phase<br /> <br />  <br /> <br /> BZT-BCT25<br /> <br /> 40<br /> b)<br /> <br /> 8000<br /> <br /> 0<br /> 380<br /> <br /> BZT-BCT28<br /> <br /> 500<br /> <br /> 100<br /> a)<br /> <br /> <br /> <br /> BZT-BCT28.8<br /> <br /> 40<br /> <br /> 1 10<br /> <br /> 4<br /> <br />  <br /> <br /> BZT-BCT29.2<br /> <br /> 30<br /> <br /> 4<br /> <br /> <br /> <br /> BZT-BCT29.6<br /> <br /> 20<br /> <br /> 1.2 10<br /> <br />  <br /> <br /> BZT-BCT30<br /> <br /> 46<br /> <br /> Hình 2. Giản đồ XRD trong vùng 44o-46o của các<br /> mẫu được làm khớp với hàm Gauss<br /> <br /> <br /> <br /> BZT-BCT30.4<br /> <br /> 45.5<br /> 0<br /> <br /> 0<br /> 240<br /> <br /> BZT-BCT35<br /> <br /> 45<br /> 2 )<br /> <br />  <br /> <br /> Từ giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ mẫu cho<br /> thấy: khi nồng độ Ca nhỏ hơn 14,8 % nguyên<br /> tử (tỷ lệ Ba: Ca là 85,2: 14.8 ứng với giá trị y<br /> = 2x = 29,6) các mẫu là đơn pha. Khi nồng độ<br /> y lớn hơn 30 thì trên giản đồ nhiễu xạ xuất<br /> hiện đỉnh phổ mới của thành phần CaTiO3.<br /> <br /> 44.5<br /> <br /> -40<br /> -60<br /> <br /> 50<br /> <br /> -80<br /> -100<br /> 400<br /> <br /> 420<br /> <br /> 440 460<br /> f (kHz)<br /> <br /> 480<br /> <br /> 0<br /> <br /> 2<br /> <br /> 4<br /> <br /> 6<br /> <br /> 8<br /> <br /> 10<br /> <br /> -100<br /> <br /> f (MHz)<br /> <br /> Hình 3. Phổ dao động theo phương bán kính tần số<br /> cơ bản (a) và bậc hai (b), chiều dài thanh (c) và<br /> chiều dày đĩa (d) của mẫu BZT-BCT28 đại diện<br /> <br /> Khi thành phần y vẫn còn nhỏ (nhỏ hơn 29,2)<br /> vật liệu có cấu trúc mặt thoi đặc trưng cấu<br /> trúc của BZT. Khi thành phần y cao hơn thì<br /> vật liệu có cấu trúc tứ giác đặc trưng cấu trúc<br /> của BCT. Ứng với thành phần y = 29,6 đồng<br /> tồn tại hai loại cấu trúc tứ giác và mặt thoi.<br /> Nhận định này được khẳng định thông qua sự<br /> tách đỉnh các vạch nhiễu xạ đặc biệt ứng với<br /> đỉnh tại góc 2θ = 44,7o và sự làm khớp hàm<br /> <br /> Chu Thị Anh Xuân và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Gauss ứng với các thành phần xung quanh giá<br /> trị y = 29,6.<br /> Hình 2 là kết quả làm khớp số liệu phổ XRD<br /> trong vùng 44o46o theo hàm Gauss.<br /> Từ kết quả khớp chỉ ra trên hình 2 cho thấy,<br /> với thành phần vật liệu y = 29,6 đồng tồn tại<br /> hai pha cấu trúc tứ giác (ứng với các đỉnh<br /> o<br /> (002)T , (200)T tương ứng với góc 45,11 và<br /> o<br /> 45,36 ) và pha mặt thoi (ứng với đỉnh (200)R<br /> tại 45,21o). Theo W. Wersing, W. Heywang<br /> và các cộng sự, tỷ lệ thành phần pha tứ giác<br /> được xác định bởi biểu thức [11]:<br /> <br /> I T200<br /> <br /> FT<br /> <br /> I T200<br /> <br /> I T002<br /> <br /> I R200<br /> <br /> I T002<br /> <br /> ,<br /> <br /> Trong đó IT200, IR200, IT002 là cường độ của các<br /> vạch nhiễu xạ tại (200), (002) ứng với cấu<br /> trúc tứ giác và mặt thoi tương ứng. Trong<br /> trường hợp hệ vật liệu BZT-BCT ứng với<br /> thành phần y = 29,6 chúng tôi tính được tỷ lệ<br /> pha tứ giác so với pha mặt thoi có giá trị<br /> khoảng 69%. Kết quả này cũng cho thấy có<br /> sự hình thành biên pha hình thái ứng với các<br /> thành phần xung quanh y = 29,6%.<br /> 600<br /> <br /> 11<br /> <br /> 500<br /> <br /> 33<br /> <br /> g31<br /> <br /> 9<br /> <br /> g33<br /> <br /> 8<br /> <br /> -3<br /> <br /> 400<br /> <br /> 33<br /> <br /> 300<br /> <br /> 31<br /> <br /> g ,g<br /> <br /> 31<br /> <br /> d ,d<br /> <br /> 10<br /> 31<br /> <br /> 33<br /> <br /> (pC/N)<br /> <br /> d<br /> <br /> (10 Vm/N)<br /> <br /> d<br /> <br /> 200<br /> <br /> 7<br /> 6<br /> 5<br /> 4<br /> <br /> 100<br /> <br /> 15<br /> <br /> 20<br /> <br /> 25<br /> <br /> 30<br /> <br /> 3<br /> <br /> 35<br /> <br /> 15<br /> <br /> 20<br /> <br /> y (%)<br /> <br /> 0.7<br /> <br /> k<br /> k<br /> <br /> p<br /> <br /> 190<br /> <br /> 31<br /> <br /> 180<br /> <br /> 33<br /> <br /> 170<br /> m<br /> <br /> 33<br /> <br /> 0.5<br /> <br /> Q<br /> <br /> 0.4<br /> <br /> p<br /> <br /> 31<br /> <br /> 30<br /> <br /> 35<br /> <br /> 200<br /> k<br /> <br /> 0.6<br /> <br /> k ,k ,k<br /> <br /> 25<br /> y (%)<br /> <br /> Q<br /> <br /> m<br /> <br /> 160<br /> <br /> thay thế cho Ba và đạt cực đại ứng với mẫu<br /> BZT-BCT29,6, sau đó giảm mạnh mặc dù<br /> nồng độ Ca vẫn tiếp tục tăng.<br /> Giá trị áp điện lớn nhất thu được ứng với mẫu<br /> BZT-BCT29,6 là do tại nồng độ này có sự<br /> cạnh tranh giữa hai pha sắt điện. Ranh giới<br /> của quá trình chuyển tiếp giữa hai pha sắt<br /> điện được gọi là biên pha hình thái học<br /> (MPB). Quá trình chuyển đổi giữa hai pha sắt<br /> điện tại biên pha hình thái gây ra sự bất ổn<br /> định của trạng thái phân cực và chúng có thể<br /> thay đổi chiều dễ dàng theo hướng của lực cơ<br /> học hoặc điện trường ngoài tác dụng vào, kết<br /> quả dẫn đến vật liệu có tính áp điện và hằng<br /> số điện môi cao. Mặc dù cơ chế của hiệu ứng<br /> áp điện lớn tại MPB được thảo luận chủ yếu<br /> dựa trên nền vật liệu áp điện chứa chì, tuy<br /> nhiên không có lý do đặc biệt nào không thể<br /> áp dụng cho vật liệu áp điện không chì dù sự<br /> phát hiện trước đây về các vật liệu không<br /> chứa chì có tính chất áp điện tương đối nhỏ<br /> (d33: 100300 pC/N) so với vật liệu áp điện<br /> chứa chì (d33: 300600 pC/N) [12].<br /> Hệ số áp điện d33 đạt giá trị lớn nhất ứng với<br /> thành phần BZT-BCT29,6, chúng tôi cho rằng<br /> đã xuất hiện MPB trong vật liệu giống như<br /> trong PZT và PMN-PT. Khẳng định này được<br /> minh chứng thông qua phân tích giản đồ nhiễu<br /> xạ tia x ở hình 1, tại thành phần y = 29,6%<br /> đỉnh nhiễu xạ (góc 2θ= 44,70) bị tách ra thành<br /> ba và ở đó đồng tồn tại cấu trúc tứ giác và mặt<br /> thoi. Bằng cách sử dụng hàm Gause để làm<br /> khớp và tính tỷ số cường độ của pha tứ giác và<br /> pha mặt thoi ta thu được gía trị khoảng 69%.<br /> <br /> 150<br /> <br /> 0.3<br /> <br /> 140<br /> 0.2<br /> 0.1<br /> <br /> 188(12/2): 39 - 42<br /> <br /> 130<br /> 15<br /> <br /> 20<br /> <br /> 25<br /> y (%)<br /> <br /> 30<br /> <br /> 35<br /> <br /> 120<br /> <br /> 15<br /> <br /> 20<br /> <br /> 25<br /> <br /> 30<br /> <br /> 35<br /> <br /> y (%)<br /> <br /> Hình 4. Các hệ số áp điện và độ phẩm chất phụ<br /> thuộc vào các thành phần y khác nhau.<br /> <br /> Hình 3 trình bày phổ dao động theo phương<br /> bán kính, chiều dày đĩa và chiều dài thanh.<br /> Các hệ số áp điện và độ phẩm chất Qm của hệ<br /> vật liệu BZT-BCT có quy luật biến đổi không<br /> tuyến tính. Các hệ số liên kết điện cơ và hệ số<br /> liên kết điện áp áp điện tăng theo nồng độ Ca<br /> <br /> KẾT LUẬN<br /> Chúng tôi đã chế tạo thành công vật liệu<br /> BZT-BCT có chất lượng tốt. Từ các kết quả<br /> phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu<br /> đã minh chứng được chi tiết sự thay đổi cấu<br /> trúc của hệ mẫu khi thay thế Ca cho Ba.<br /> Nghiên cứu này cũng chỉ ra ảnh hưởng rõ<br /> ràng của nồng độ Ca lên cấu trúc và tính chất<br /> áp điện của vật liệu BZT-BCT. Đặc biệt, vật<br /> liệu thể hiện tính chất áp điện lớn nhất với sự<br /> đồng tồn tại của ba pha cấu trúc (tứ giác, trực<br /> 41<br /> <br /> Chu Thị Anh Xuân và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> thoi và mặt thoi) khi nồng độ thay thế Ca cho<br /> Ba là 14,8%.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1. T. Ohno, T. Mori, H. Suzuki, D. Fu, W.<br /> Wunderlich, M. Takahashi, K. Ishikawa (2002),<br /> ”Size Effect for Lead Zirconate Titanate<br /> Nanopowder with Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 Composition”,<br /> Jpn. J. Appl. Phys, 41, pp. 6985-6988.<br /> 2. K. K. Patankar, S. L. Kadam, V. L. Mathe, C.<br /> M. Kanamadi, V. P. Kothawale, and B. K.<br /> Chougule (2003), “Dielectric behavior and<br /> magnetoelectric effect in Ni0.25Co0.75Fe2O4Ba0.8Pb0.2TiO3 ceramic composites”, British<br /> Ceram. Trans., Vol. 102, No. 1, pp. 19 - 22.<br /> 3. L. Liu, M. Knapp, H. Ehrenberg, L. Fang, L. A.<br /> Schmitt, H. Fuess, M. Hoetzel, and M. Hinterstein<br /> (2016), "The Phase Diagram of K0.5Na0.5NbO3Bi1/2Na1/2TiO3," J. Appl. Crystallogr., 49 (2), pp.<br /> 574-584.<br /> 4. Y. J. Li, X. M. Chen, Y. Q. Lin and Y. H. Tang<br /> (2006), “Magnetoelectric effect of Ni0.8Zn0.2Fe2O4<br /> /Sr0.5Ba0.5Nb2O6 composites”, J. European Ceram.<br /> Soc., Vol. 26, No. 13, pp. 2839 - 2844.<br /> 5. Ying-Chieh Lee, Tai-Kuang Lee, Jhen-Hau Jan<br /> (2011),<br /> “Piezoelectric<br /> properties<br /> and<br /> microstructures of ZnO doped Bi0.5Na0.5TiO3”,<br /> <br /> 188(12/2): 39 - 42<br /> <br /> Journal ofthe European Ceramic Society, 31, pp.<br /> 3145–3152.<br /> 6. J.T. Zeng, K.W. Kwok, H.L.W. Chan (2006),<br /> “KxNa1-xNbO3 powder systhesized by molten-salt<br /> process”, J. Am. Ceram. Soc., 89, pp. 2828-2832<br /> 7. N. V. Khien, V. D. Lam, L. V. Hong (2014),<br /> “Ba1 x Cax TiO3 and the dielectric properties”,<br /> Communications in Physics, 24(2), pp. 2903.<br /> 8. V. Krayzman, I. Levin, J. C. Woicik, and F.<br /> Bridges (2015), "Correlated Rattling-Ion Origins<br /> of Dielectric Properties in Reentrant Dipole<br /> Glasses BaTiO3-BiScO3," Appl. Phys. Lett., 107<br /> (19), pp. 903.<br /> 9. N. Kumar and D. P. Cann (2015), "Resistivity<br /> Enhancement and Transport Mechanisms in (1−<br /> x)BaTiO3–xBi(Zn1/2Ti1/2)O3 and (1− x)SrTiO3–<br /> xBi(Zn1/2Ti1/2)O3", J. Am. Ceram. Soc., 98 (8), pp.<br /> 2548-2555.<br /> 10. I. Levin, V. Krayzman and J. C. Woicik<br /> (2013), Local-structure origins of the sustained<br /> Curie temperature in (Ba,Ca)TiO3 ferroelectrics,<br /> Appl. Phys. Lett., 102, pp. 906.<br /> 11. W. Heywang, K. Lubitz, W. Wersing (2008),<br /> Piezoelectricity: Evolution and Future of a<br /> Technology, Springer, pp. 409.<br /> 12. DU Hong-liang et al. (2006), “Effect ofpoling<br /> condition on piezoelectric properties of<br /> ceramics”, Transactions of Nonferrous Metals<br /> Society of China (16), pp. 462-465.<br /> <br /> ABSTRACT<br /> CRYSTAL STRUCTURES AND PIEZOELECTRIC PROPERTIES OF BaTi0,8Zr0,2O3Ba1-yCayTiO3 (y =15; 20; 25; 28; 28,8; 29,2; 29,6; 30; 30,4; 35) MATERIALS<br /> Chu Thi Anh Xuan*, Nguyen Van Khien<br /> University of Sciences - TNU<br /> <br /> Lead-free piezoelectric materials BZT-BCT were prepared using a solid-state reaction method.<br /> The analysis of X-ray diffraction pattern shows a structural phase transition from tetragonal to<br /> orthorhombic phases with increasing concentration of Ca substitution for Ba. Especially, materials<br /> exhibit a morphological phase boundary (co-existence three crystal structural phase), such as the<br /> tetragonal, orthorhombic and rhombohedral phases, at 14,8% Ca substituted for Ba. The<br /> piezoelectric coefficient was calculated through the impedance and piezoelectric measurements<br /> (based 61 and 87 piezoelectric standards). Materials show high piezoelectric coefficient with 543<br /> pC/N of d33 values at the morphotropic phase boundary. These results show a relationship of the<br /> coexisting phases with very larger piezoelectric coefficient of piezoelectric materials.<br /> Keyword: BZT-BCT, Crystal Structures, Phase Boundary, Piezoelectric Properties, Phase<br /> Transitions<br /> <br /> Ngày nhận bài: 22/8/2018; Ngày phản biện: 18/9/2018; Ngày duyệt đăng: 12/10/2018<br /> *<br /> <br /> Tel: 0988 441425, Email: xuancta@tnus.edu.vn<br /> <br /> 42<br /> <br />