Comportamiento eléctrico del compuesto Bi₅FeTi₃O₁₅ y de sus soluciones sólidas con CaBi₄Ti₄O₁₅

Abstract

Se ha preparado Bi 5 FeTi 3 O 15 (BiFT) por reacci-n en estado s-lido de los -xidos correspondientes. Se ha determinado su estructura cristalina por Difracci-n de Rayos X (DRX). Se han preparado compactos sinterizados con densidades superiores al 95%. Se ha determinado su temperatura de Curie, y la conductividad elŽctrica entre 150 y 850¼C. El presente trabajo se encamina al estudio y caracterizaci-n de las posibles soluciones s-lidas entre ambos compuestos desde un punto de vista cristalogr ‡fico y elŽctrico, y al conocimiento de los mecanismos que gobiernan el transporte elŽctri-co en este tipo de compuestos. INTRODUCCIîNLa familia de compuestos tipo Aurivillius, de f-rmula general A m-n+1 Bi n B m O 3m+3 , donde A es un cati-n de radio i-nico grande, Ca 2+ , Ba 2+ , Sr 2+ , Pb 2+ , o Bi 3+ , B es un cati-n de radio peque-o, Ti 4+ , Nb 5+ , Ta 5+ , o W 6+ , y m, n pueden variar entre 1 y 5, constituyen un grupo de compuestos con estructuras laminares y con interesantes propiedades ferroelŽctricas en la mayor'a de las posibles composiciones (1).Los compuestos con m=4 y A= Ca 2+ , Ba 2+ , Sr 2+ , Pb 2+ , o Bi 3+ , B= Ti 4+ , con una f-rmula general MeBi 4 Ti 4 O 15 constituyen un subgrupo de esta familia de compuestos. Todos ellos son ferroelŽctricos, con temperaturas de transici-n que var'an entre 395¼C para A=Ba 2+ y 785¼C para A=Ca 2+ (2,3-6). Todos estos compuestos presentan unos elevados valores de resistividad, excepto el Bi 5 FeTi 3 O 15 , en el que el Bi 3+ combina con un cati-n trivalente como el Fe 3+ , que sustituye a un Ti 4+ para preservar el equilibrio de valencia en la red (4). Bajo un punto de vista descriptivo, todos estos compuestos pueden considerarse como derivados del compuesto Bi 4 Ti 3 O 12 , con tres capas de tipo perovskita, al incorporar una cuarta capa ABO 3 , es decir

High‐performance bismuth titanate‐ferrite (Bi5Ti3FeO15) for high‐temperature piezoelectric applications

“…In addition, enhanced planar mode parameters, a frequency constant ( N p ) of 2140 Hz m, an electromechanical coupling factor ( k p ) of 5.4%, and a mechanical quality factor ( Q mp ) of 2507, were achieved simultaneously in BTF‐3W. Table 5 provides a comparison of the T C and d 33 values of the ceramics prepared herein and those of previously reported BTF‐based ceramics 61–64 . From this table, it is clear that the high T C of 793°C and the large d 33 of 24.3 pC/N obtained for BTF‐3W are superior to those of previous works, demonstrating its potential for use in high‐temperature piezoelectric applications.…”

“…Table 5 provides a comparison of the T C and d 33 values of the ceramics prepared herein and those of previously reported BTF-based ceramics. [61][62][63][64] From this table, it is clear that the high T C of 793 • C and the large d 33 of 24.3 pC/N obtained for BTF-3W are superior to those of previous works, demonstrating its potential for use in high-temperature piezoelectric applications. Since the thermal stability of piezoelectric properties plays a decisive role in determining the suitability of a material for high-temperature piezoelectric applications, in-situ d 33 measurements were performed in the temperature range of RT to 450 • C. As shown in Figure 9A, the in-situ d 33 values of BTF-100xW decrease slightly as the temperature increases.…”