Untitled - Materials Science Institute of Madrid - Consejo Superior de ...

12. Propiedades eléctricas, mecánicas y
electromecánicas de la solución sólida
relaxor-ferroeléctrico
Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3
La solución sólida relaxor-ferroeléctrico
Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) concentra en la actualidad
una fuerte actividad debido a un número de razones,
tanto desde el punto de vista básico como aplicado.
Este sistema comprende ejemplos de relaxor cúbico,
de transición del estado relaxor al estado ferroeléctrico
con el desarrollo de orden polar de largo alcance,
y de frontera de fases morfotrópica (MPB, del inglés
morphotropic phase boundary), cuyos fundamentos no
están bien establecidos. Composiciones concretas se
usan, o están en consideración, para un abanico de tecnologías
como actuación y ultrasonidos. Los materiales
cerámicos texturados de MPB PMN-PT son los principales
candidatos para la nueva generación de aplicaciones
piezoeléctricas de alta sensibilidad. La actividad en el
2004 se ha centrado en completar la descripción de las
propiedades eléctricas, mecánicas y electromecánicas
de policristales sin orientación en función de la composición,
y por tanto de la estructura y microestructura. Se
ha hecho énfasis en las pérdidas mecánicas y piezoeléctricas,
que reflejan la estructura y dinámica de los
dominios de polarización. Se han empezado a caracterizar
policristales con orientación preferente 001>.
12. Electrical, mechanical and electromechanical
properties of the
Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 relaxor ferroelectric
solid solution
The Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) relaxor ferroelectric
solid solution is focusing an increasing activity
because a number of reasons, both from the fundamental
and applied points of view. This system is a case
study of cubic relaxors, of the relaxor to ferroelectric
phase transition with the development of long range
polar order, and of morphotropic phase boundary,
which basis are not well established. Specific compositions
are being used, or are under consideration, for a
wide range of technologies, such as actuation and ultrasounds.
MPB PMN-PT textured ceramics are the main
candidates for the new generation of high sensitivity
piezoelectric applications. Activity during 2004 has
concentrated on completing the description of the electrical,
mechanical and electromechanical properties of
polycrystals without preferred orientation as a function
of composition, and so of the structure and microstructure.
An special emphasis has been put on the
mechanical and electromechanical losses, which reflect
the structure and dynamics of the polar domains.
Polycrystals with a 001> preferred orientation have
started being characterised.
1. M. Algueró, B. Jiménez, C. Alemany y L. Pardo, Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio 43 540 (2004).
2. M. Algueró, P. Ramos, B. Jiménez, C. Alemany y L. Pardo, presentado en Electroceramics IX (Cherbourg, Francia; 31 mayo- 3 junio
2004).
3. M. Algueró, C. Alemany, B. Jiménez, P. Ramos, J. Ricote, E. Maurer y L. Pardo, presentado en VIII Congreso Nacional de Materiales
(Valencia, España; 15-17 junio 2004).
Proyectos:
1: Deformación bajo el campo eléctrico de cerámicas ferroeléctricas relaxoras con y sin orientación cristalográfica preferente. Código:
MAT2002-00463. Periodo: 03/03/03-02/03/06. Fuente de financiación: MEC. Importe total: 46000 euros. Investigador principal: Miguel
Algueró. Investigadores: Enrique Maurer, Jesús Ricote y Pablo Ramos.
2: Nuevas piezocerámicas de alta sensibilidad para películas gruesas y estructuras multicapa. Código: MAT2001-4819-E. Periodo:
01/04//02-31/03/05. Fuente de financiación: MEC. Importe total: 21000 euros. Investigador principal: Lorena Pardo. Investigadores:
Basilio Jiménez, Carlos Alemany y Miguel Algueró.
3: High sensitivity novel piezocerámicos for advanced applications –textured, thick films and multiplayer structures. Código: G5RD-CT-
2001-00456. Periodo: 01/05//01-31/10/04. Fuente de financiación: CE. Importe total: 115.394 euros. Investigador principal: Lorena
Pardo. Investigadores: Basilio Jiménez, Carlos Alemany y Miguel Algueró.
4: Mecanismos de deformación bajo el campo eléctrico de materiales ferroeléctricos relaxores. Contrato Programa Ramón y Cajal,
Miguel Algueró.
13. Propiedades funcionales de heteroestructuras
ferroeléctricas de composiciones
basadas en PbTiO 3 (PT)
Debido a la naturaleza aliovalente de la sustitución de
Pb 2+ por La 3+ , el PT modificado con La (La-mPT) contienen
una concentración intrínseca de vacantes, pudiéndose
formular como Pb 1-3x/2 La x V x/2 PbO 3 . Estos defectos
combinan con vacantes de oxígeno generadas en el
procesado de la lámina delgada, creándose dipolos V Pb -
V O , ligados a estos defectos estructurales. Las vacantes
y los dipolos asociados a ellas están en el origen de
propiedades aplicables a memorias DRAM y NVFERAM
de las heteroestructuras que contienen capas de tales
composiciones [1]. En esta serie de trabajos se estudian
la reducción de la dispersión de la permitividad dieléctrica
[2] y del desplazamiento en voltaje de los ciclos de
histéresis ferroeléctricos [3] en heteroestructuras de LamPT
y Ca-mPT. Se explican por la relajación de tensiones
en la heteroestructura por deformación plástica, vía
migración de vacantes en la capa de La-mPT y consecuente
reducción de los dipolos.
13. Functional properties of ferroelectric
heterostructures based on PbTiO 3 (m-PT)
Due to the aliovalent substitution of La 3+ by Pb 2+ , LamPT
materials have an intrinsic content of vacancies
and can be formulated as Pb 1-3x/2 La x V x/2 PbO 3 . These
defects can combine with oxigen vacancies as V Pb -V O
dipoles, linked to structural defects. Vacancies and
associated dipoles are in the origen of properties of
interest in DRAM and NVFERAM of heterostructures
containing layers of such compositions [1]. In these
works we study the reduced dispersion of the dielectric
permittivity [2] and voltage shift of the hysteresis cycles
[3] in La-mPT and Ca-mPT heterostructures. These
effects are explained based on the plastic deformation,
via vacancies diffusion and consequent reduction of the
number of V Pb -V O complexes. The knowledge of heterostructures
is a line of research, not yet fully explored,
to obtain thin films with taylored functional properties.
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