Investigation of electrocaloric properties of textured 0.72PMN-0.28PT thick films

Abstract

Bu tez çalışmasında, morfotropik faz sınırına (MFS) yakın kurşun magnezyum niyobat (PMN)-kurşun titanat(PT) incelenmiştir. 0.72(Pb1/3Mg2/3Nb2/3)?0.28(PbTiO3) kompozisyonu, katı hal kalsinasyonu ile sentezlenip, seramikler şerit döküm ve kuru pres yöntemleri ile üretilmiştir. PMN-PT seramiklerinde doku oluşumu için kullanılan baryum titanat (BaTiO3) ve stronsiyum titanat (SrTiO3) şablon parçaları ergiyik tuz sentezi ile elde edilmiştir. Ayrıca %0.5 mol ve %1 mol Mangan katkılı kuru pres yöntemiyle PMN-PT seramikleri üretilmiştir. Tüm numuneler çeşitli sürelerde 1150?C veya 1200?C de sinterlenmiştir. Faz analizi, X-ışını kırınımı (XRD) yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Seramiklerin mikroyapısal analizi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. 0.72PMN-0.28PT'nin doku, sıcaklık ve katkı elementine bağlı olarak dielektrik, ferroelektrik, piezoelektrik, elektrokalorik özellikleri de araştırılmış ve detaylı olarak tartışılmıştır. Bu tez çalışması, AFOSR tarafından #FA9550-18-1-04-50 proje numarası ve GTÜ-BAP tarafından #2020-A-101-10 proje numarası ile finansal olarak desteklenmiştir.

In this thesis study, lead magnesium niobate (PMN)?lead titanate (PT) with composition of the morphotropic phase boundary (MPB) was investigated. 0.72(Pb1/3Mg2/3Nb2/3)-0.28(PbTiO3) (0.72PMN?0.28PT) ceramics were produced by the tape-casting and dry-press methods. The ceramic powders were synthesized by solid state calcination method. Barium titanate (BaTiO3) and strontium titanate (SrTiO3) template particles were synthesized by molten salt synthesis method. These particles were used to texture the PMN-PT ceramics. Additionally, ceramics were fabricated with 0.5% mole and 1% mole manganese addition. All samples were sintered at 1150?C or 1200?C at various durations. Phase analysis was carried out by X-ray diffraction (XRD) method. Scanning electron microscope (SEM) was used for microstructural analysis of the ceramics. Dielectric, ferroelectric, piezoelectric, electrocaloric properties of 0.72PMN-0.28PT depending on texture, temperature and doping element were also investigated and discussed in detail. This thesis study was financially supported by AFOSR, awarded number #FA9550-18-1-0450 and supported by GTÜ-BAP project number 2020-A-101-10.