Electrical Properties and Impedance Spectroscopy of Lithium Doped Potassium Sodium Niobate (KNN) Based Ceramics

Abstract

Kurşun içermeyen piezoelektrik potasyum sodyum niyobat (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN) yüksek piezoelektrik özellikleri, Curie sıcaklığı ve elektromekaniksel özellikleri nedeniyle son yıllarda yaygın olarak araştırılmaktadır. Ancak, KNN seramiklerin sinterlenmesi esnasında potasyum yapıdan kolayca uzaklaşmaktadır. Böylece yapıda potasyum kaybı oluştuğu için geleneksel sinterleme yöntemi ile yoğunlaşması ve dolayısıyla yüksek elektriksel özellikler elde edilmesi zordur. Amaçlanan yüksek özelliklere ulaşılabilmesi için yoğunlaşma sorununun aşılması gerekmektedir. Bu çalışmada, % 4 mol Li (KL4) ve % 7 mol Li (KL7) katkısı ile üretilen KNN seramiklerin yapısal ve dielektrik özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, KNN seramiklerin elektriksel davranışları farklı sıcaklıklarda empedans spektroskopisi ile 10 Hz-10 MHz aralığında ölçülmüştür. KL4 ve KL7 seramiklerin Curie sıcaklıkları yapılan ölçümler sonucu sırasıyla, 468˚C ve 502˚ C olarak ölçülmüştür. % 7 Li katkısı ile ortorombik-tetragonal faz dönüşümü oda sıcaklığının altına ötelenmiştir. KL4 ve KL7 seramiklerin oda sıcaklığındaki dielektrik sabiti değerleri 100 kHz frekansta sırasıyla 345 ve 615 olarak ölçülmüştür. Artan lityum katkısı ile KNN seramiklerin dielektrik kayıp değerleri azalmıştır