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Acceptor doping and actuation mechanisms in Sr-doped BiFeO_(3)-BaTiO_(3)ceramics

Journal of Materiomics 2024年第1期10卷 57-69页

作者： Ziqi Yang Yizhe Li Bing Wang Juncheng Pan Annette K.Kleppe David A.Hall Department of Materials University of ManchesterM139PLManchesterUK Diamond Light Source Ltd. Harwell Science and Innovation CampusOX110DEDidcotUK

BiFeO_(3)-BaTiO_(3)(BF-BT)ceramics are important multiferroic materials,which are attracting significant attention for potential applications in high temperature lead-free piezoelectric *** the present study,the effects of Sr^(2+)as an acceptor dopant for Bi^(3+),in the range from 0 to 1.0%(in mole),on the structure and ferroelectric/piezoelectric properties of 0.7BiFeO_(3)-0.3BaTiO_(3)ceramics were *** use of a post-sintering Ar annealing process was found to be an effective approach to reduce electrical conductivity induced by the presence of electron holes associated with reoxidation during cooling.A low Sr dopant concentration(0.3%,in mole)yielded enhanced ferroelectric(P_(max)∼0.37 C/m^(2),P_(r)∼0.30 C/m^(2))and piezoelectric(d_(33)∼178 pC/N,k_(p)∼0.27)properties,whereas higher levels led to chemically heterogeneous core-shell structures and secondary phases with an associated decline in *** electric field-induced strain of the Sr-doped BF-BT ceramics was investigated using a combination of digital image correlation macroscopic strain measurements and in-situ synchrotron X-ray *** of the intrinsic(lattice strain)and extrinsic(domain switching)contributions to the electric field induced strain indicated that the intrinsic contribution dominated during the poling process.

关键词： bismuth ferrite-barium titanate Acceptor doping Electroceramics Piezoelectricity In-situ X-ray diffraction

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