Local variations in defect polarization and covalent bonding in ferroelectric Cu2+-doped PZT and KNN functional ceramics at the morphotropic phase boundary

文献情報

出版日 2009-07-28
DOI 10.1039/B905642D
インパクトファクター 3.676
著者

Rüdiger-A. Eichel, Ebru Erünal, Michael D. Drahus, Donald M. Smyth, Johan van Tol, Jérôme Acker, Hans Kungl, Michael J. Hoffmann


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要旨

Cu2+-doped Pb[Zr0.54Ti0.46]O3 (PZT) and Cu2+-doped [K0.5Na0.5]NbO3 (KNN) ferroelectrics with a dopant concentration of 0.25 mol% were investigated by means of multi-frequency and multi-pulse electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. Through the use of high magnetic fields and pulsed microwave fields an enhanced resolution was achieved yielding valuable information about the structural distortion at the dopant site. The results obtained suggest that Cu2+ substitutes for both systems as an acceptor centre for the perovskite B-site. For reasons of local charge compensation, different kinds of defect associates invoking one and two oxygen vacancies are formed. These two kinds of extended defects differ in their electric and elastic properties. The results obtained are analyzed in order to characterize differences of the local structure in the Cu2+-defect center for morphotropic phase boundary compositions between the two systems. In particular, it is found that Cu2+-doping in KNN creates 50% more oxygen vacancies than the same amount of copper in PZT. Furthermore, local differences in covalent and ionic bonding are monitored.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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