تهیه تیتانات زیرکونات سرب به روش حالت جامد دومرحله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای و بررسی اثر افزودنی اکسید نیوبیم بر خواص الکتریکی آن

در این پژوهش، تیتانات زیرکونات سرب (pzt) و تیتانات زیرکونات سرب آلاییده‌شده با اکسید نیوبیم (pztn) به روش حالت جامد دومرحله‌ای تهیه شدند. ابتدا تیتانات زیرکونیم (zt) در دمای 1450 درجه سلسیوس به مدت 4 ساعت تهیه شد. در مرحله بعد، pzt با استفاده از تکلیس مقدار مناسبی از اکسید سرب (pbo) و zt سنتز شد. تکلیس مخلوط pbo و zt در دمای 850 درجه سلسیوس انجام شد. pzt تهیه‌شده با درصدهای گوناگون 02/0، 05/0 و 12/0 درصد مولی از نیوبیم آلاییده شد. قرص‌های تهیه‌شده از پودرهای pzt و pztn در دمای 1300 درجه سلسیوس تف‌جوشی شدند. خواص الکتریکی نمونه‌ها در بسامد یک کیلوهرتز بررسی شد. نتایج نشان داد، با افزایش غلظت نیوبیم تا مقدار 05/0 درصد مولی در نمونه‌های pztn، d33، ثابت دی‌الکتریک نسبی، و فاکتور اتلاف دی‌الکتریکی افزایش می‌یابند و با افزودن مقادیر بیشتر تا 12/0‌‌ درصد مولی، مقادیر این خواص کاهش می‌یابند. مقادیر خواص ذکرشده در نمونه آلاییده‌شده با 05/0 مولی به‌ترتیب برابر (pc/n)360، 1400 و 4/2 به‌دست آمد.

synthesis of pzt by two-step solid state reaction and evaluation of the effect of nb2o5 doping on its electrical properties

in this study, lead zirconate titanate (pzt) and nb-doped pzt (pztn) were synthesized by two-step solid-state reaction method. to this end, zrtio4 (zt) was first synthesized at 1450 °c for four hours. in the next step, pzt was synthesized by calcination of appropriate amounts of pbo and zt. calcination of (pbo+zt) was performed at 850 °c. next, the prepared pzt powder was doped by 0.02, 0.05, and 0.12 mol % of nb2o5. the cylindrical pellets of the pzt and pztn powders were sintered at 1300 °c. the electrical properties of pzt and pztn samples were studied at 1 khz. the experimental results indicated that upon increasing the amount of nb up to 0.05 mol % in the pztn samples, the piezoelectric charge coefficient (d33), relative dielectric constant (εr), and dissipation factor (tanδ) would also increase. however, the increase in the amount of nb over 0.05 resulted in a negative effect on the electrical properties. the values of the mentioned electrical properties in the 0.05nb-doped sample were 360 pc/n, 1400, and 2.4, respectively.