Kurşunsuz Piozeelektrik Seramiklerde Elektriksel Yaşlanma
Electrical Aging in Lead-Free Piozoelectric Ceramics
Yazar: Kargı, Birkız Dilek; Tıkız, Serhat; Özgül, Metin
Dergi: Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Vol. 14 No. 3, 2015
Anahtar kelimeler: Kurşunsuz Piezoelektrik seramikler, Elektriksel Yaşlanma, Dielektrik özellikler

Bu çalışmada perovskit kristal yapılı kurşunsuz piezoelektrik Bi0.5(Na0.75K0.20Li0.05)0.5TiO3 (BNKLT), 0.948(K0.5Na0.5)NbO3-0.052LiSbO3(KNN-LS) ve %1 mol Cu katkılı KNN-LS-Cu (0.948(K0.5Na0.5)NbO30.052LiSbO3+%1 mol Cu) seramiklerin yüksek saflıktaki oksit ve karbonat bileşiminde tozlardan katı hal yöntemiyle üretimi gerçekleştirilmiştir. Faz yapısı X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemiyle kontrol edilen perovskit yapılı tozlardan soğuk izostatik presleme (CIP) ile disk şekilli numuneler elde edilmiştir. Bileşime göre 1040-1140°C aralığında sinterlenen numunelerin yüzeyi altın (Au) kaplanarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı incelemesi yapılmıştır. Arşimed testi ile yoğunlukları ölçülen numunelerde oda sıcaklığında dielektrik özellik ölçümleri LCR-metre ile yapılmıştır. Sıcak silikon yağ banyosunda 110°C’ye ısıtılan numuneler 3-6 kV DC gerilim etkisinde kutulama işleminden geçtikten sonra piezoelektrik yük sabiti (d33) değerleri ölçülmüştür. Kutuplama sonrası piezoelektrik ve dielektrik özelliklerin kararlılığını belirlemek için 1-105 s aralığında periyodik εr , tanδ ve d33 ölçümleri yapılmıştır. Ölçümler incelenen malzemelerin yaşlanma davranışlarını ortaya koyması ve elektronik cihazlarda kullanımı bakımından önemlidir. KNN-LS ve Cu katkılı KNN-LS seramiklerde BNKLT esaslı seramiklere kıyasla daha üstün piezoelektrik özellikler elde edilmiştir. Yoğunluk değerlerinde bir artış sağlanmamış olmasına rağmen, %1 Cu katkılı KNN-LS seramiklerde dielektrik ve piezoelektrik sabiti değerlerinde önemli artışlar görülmüştür. Aynı zamanda yaşlanmanın da KNN esaslı seramiklerde çok daha düşük olduğu belirlenmiştir.

Perovskite type lead-free piezoelectric Bi0.5(Na0.75K0.20Li0.05)0.5TiO3 (BNKLT), 0.948(K0.5Na0.5)NbO30.052LiSbO3(KNN-LS), and 0.948(K0.5Na0.5)NbO3-0.052LiSbO3+%1 mol Cu (KNN-LS-Cu) ceramics were synthesized by solid state method using high purity oxide and carbonate powders in this study. Following perovskite phase verification by X-ray diffraction (XRD) method, cold isostatic pressing was used to obtain disc shaped samples. Samples sintered at the range of 1040-1140°C depending on the composition were then sputter coated with gold (Au) and microstructural analyses were made in a scanning electron microscope (SEM). After the density measurements by Archimedes method, room temperature dielectric properties were measured by LCR-meter in gold electroded samples. For the piezoelectric measurements (d33), samples were poled in a hot (110°C) silicon oil bath by applying DC from 3 to 6 kV. After the poling, change in time was monitored both in dielectric (εr , tanδ) and piezoelectric (d33) properties up to 105 second. The stability of electrical properties is important for the reliability of ceramics for use in electronics. KNN-LS and Cu doped KNN-LS ceramics exhibits higher piezoelectric properties in comparison to BNKLT based ceramics. Even though no improvement in densification is achieved, dielectric constant and piezoelectric coefficient values remarkably increased in KNN-LS ceramics when doped with 1 % Cu. Aging of piezoelectric properties were also much less in KNN based ceramics. © Afyon Kocatepe Üniversitesi1. Giriş