Bi 3.25 La 0.75 Ti 3 O 12 (BLT) : g à k Ä8 ý P ê s– ¥ ¹ Å õ m Í  ¹ ÅM  ¹ Åy ¢ — ¤V R Ë8 ý Nb V ò & ÿ „ ÇÊ Ý

Bi 3.25 La 0.75 Ti 3 O 12 (BLT) : g  à k Ä8 ý P ê s– ¥ ¹ Å õ m Í  ¹ ÅM  ¹ Åy ¢ — ¤V R Ë8 ý Nb V ò & ÿ „ ÇÊ Ý



™

». > ¬ £

Ö

 ¦í ß –@ /† < Ɠ § l œ íõ † < ƃ  ½ ¨™ è, Ö  ¦í ß – 680-749

¼ ÿ

›‡ ç ¡4 w H ·  ™ »G ž B4 w H ^∗

Ö

 ¦í ß –@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , Ö  ¦í ß – 680-749 (2003¸   1 Z 4 29{ 9  ~ à Î6 £ §)

Ti @ /’   Nbs  u  ¨ 8 Š ) a Bi

3.25

La

0.75

Ti

3−x

Nb

x

O

12

(BLT-Nb, x = 1, 3, 5, 7, 10 mol%) [ j b ” `  ¦ “ ¦ © œ ì

ø

Í6 £ xZ O Ü ¼– Ð ] j› ¸ % i  . BLT-Nb [ j b ” “ É r Nb 1 ∼ 10 mol%  t  ' ‘ ÷ &# Q• ¸ é ß –{ 9  © œ_  8 £ x © œ+ þ A ` …– Ð Ú

ÔÛ ¼ s à Ô ½ ¨› ¸\  ¦ Õ ª@ /– Ð Ä »t † < Ê`  ¦ XRD 8 £ ¤& ñ   õ – Ð Â Ò'  S X ‰ “   % i  . Nb u  ¨ 8 Š| ¾ Ó\    É r BLT-Nb [

j b ” _  y © œÄ »„   x 9  „  l „  • ¸ : £ ¤$ í `  ¦ SEM, P-E s § 4 / B G‚  , Ä »„   © œÃ º, dc „  l „  • ¸• ¸ 8 £ ¤& ñ `  ¦ : Ÿ x K  ƒ  

½

¨ % i  . Nb 7 £ x † < Ê\      © œ„  s  “ : r • ¸  H y Œ ™™ è % i “ ¦, “ : r • ¸\    É r Ä »„   © œÃ º_  x s ß ¼ & h & h 

¢ -

aë ß –K t   H S X ‰í ß –  © œ„  s  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð% i  . Nb 5 mol%s  ' ‘ ÷ &% 3 `  ¦ M : ï ß –À Óì  rF G“ É r  © œ  H ° ú כ`  ¦ & ’ 

“

¦, dc „  l „  • ¸• ¸  H  © œ  Œ •“ É r  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ .   " f €  • 5 mol% & ñ • ¸_  Nb s “ : r s  ' ‘ ÷ &% 3 `  ¦ M

:, y © œÄ »„   B j— ¸o \   © œ Ä »o ô  Ç y © œÄ »„   x 9  „  l „  • ¸ : £ ¤$ í `  ¦ ° ú   H  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ .

PACS numbers: 77

Keywords: y © œÄ »„  $ í , Ä »„  ^ ‰, „  l „  • ¸Ö  ¦

I. " e  ] Ø

y

© œÄ »„  ^ ‰(ferroelectrics)  H œ í„  $ í (pyroelectricity), · ú š

„ 

$ í (piezoelectricity) x 9  y © œÄ »„   ì  rF G(ferroelectric po- larization) : £ ¤$ í Ü ¼– Ð “  K  œ í„   G ' p" f(pyroelectric sen- sor), à Ô ½ ™Û ¼¿ »" f(transducer), q 6 fµ 1 Ï$ í y © œÄ »„  l % 3 ™ è



(FRAM, ferroelectric random accessery memory), F  g l

% 3 ™ è (optical memory device) 1 p x \  Ä »6   xô  Ç Ó ü t| 9 – Ð · ú ˜



94 R e ” Ü ¼ 9, 6 £ x6   x \  & h ½ + Ëô  Ç : £ ¤$ í _  ’  ™ èF  [ j b ” x 9  ~ Ã Ì }

Œ

•_  > hµ 1 Ï\  › ' aô  Ç ƒ  ½ ¨  Ö ¸µ 1 Ï >  ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ”  . þ j  H y

© œÄ »„  ^ ‰_  : £ ¤$ í ×  æ ü @Â Ò „  l  © œ\  _ ô  Ç ì  rF G: £ ¤$ í `  ¦ s  6

 

x # Œ „  " é ¶ s  é ß –÷ &# Q• ¸ l % 3  © œI  Õ ª@ /– Ð Ä »t ÷ &“ ¦, 6

£

x² ú š5 Å q • ¸   É r q 6 fµ 1 Ï$ í y © œÄ »„   B j— ¸o – Ð  6   x l  0 A

# ΠPb(Zr,Ti)O

3

(PZT)\  ¦ q 2 Ÿ © # Œ SrBi

2

Ta

₂

O

₉

(SBT), SrBi

₂

Nb

₂

O

₉

(SBN) x 9  Bi

_3.25

La

_0.75

Ti

₃

O

₁₂

(BLT) y © œÄ »„  

^

‰_  y © œÄ »„  x 9  „  l „  • ¸ : £ ¤$ í \  › ' aô  Ç ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &

“

¦ e ”  . [1–5] ‰ & ³F  t _  ƒ  ½ ¨  õ \  _  €   y © œÄ »„  ^ ‰ PZT ~ à Ì} Œ •“ É r Z  }“ É r ï ß –À Óì  rF G (2P

r

= 20 ∼ 70 µC/cm

²

) õ 

± ú

“ É r / B N& ñ “ : r • ¸ (500 ∼ 600

^◦

C)\  ¦ ° ú   H  © œ& h “ É r e ” Ü ¼
 Ñ þ ˜ F

K õ  ° ú  “ É r F K5 Å q„  F G`  ¦  6   xÙ þ ¡`  ¦ M :, 10

⁶

∼ 10

⁸

Å Òl _ 

∗

E-mail: [email protected]

ì

ø Í4 Ÿ ¤ ) a { 9 l /æ ¼l \ " f
 
  H ì  rF G x – Ж Ð “  K  l % 3 

™

è _  6 £ x6   x \  > h‚  _  # Œt  z Œ ™ e ”  . [6,7] þ j  H \   H PZT y © œÄ »„  ^ ‰ü < † < Êa  ì  rF G x – Ð > h‚   ) a q Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x



© œ ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô ½ ¨› ¸_  SBT, SBN x 9  BLT y © œÄ »„  ^ ‰

\

 @ /K   Ö ¸µ 1 Ïô  Ç ƒ  ½ ¨ü < † < Êa  # Œ Q t  „  s F K5 Å q s “ : r`  ¦ u

 ¨ 8 Š # Œ y © œÄ »„   x 9  „  l & h  Ó ü t$ í `  ¦ > h‚   # Œ y © œÄ »„  l 

%

3 ™ è \  6 £ x6   x  9  H ƒ  ½ ¨  Ö ¸µ 1 Ï >  ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ”  .

[7–9] (Bi

₂

O

₂

)

²

+(A

_m−1

B

_m

O

_3m+1

)

²⁻

Ü ¼– Ð ³ ð‰ & ³÷ &  H q Û ¼ Á

ºÛ ¼ 8 £ x © œ ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô  o½ + ËÓ ü t“ É r 1950¸   Aurivillius [8] \  _ K  ƒ  ½ ¨÷ &% 3  . : £ ¤ y  BLT y © œÄ »„  ^ ‰  H A  o ü <

B  o   H y Œ •y Œ • Biü < Ti Z  ~ # Œ e ” “ ¦, q Û ¼Á ºÛ ¼8 £ x  s \  3 > h_  ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô 8 £ x s  Á ú ¢# Œ e ”   H ½ ¨› ¸\  ¦ s À ғ ¦ e ” 



.

Bi

₄

Ti

₃

O

₁₂

(BIT) \  La`  ¦ • ¸i ç ô  Ç BLT ~ à Ì} Œ •“ É r ï ß –À Óì  r F G(remanent polarization) ° ú כs  7 £ x  “ ¦ x – Ð(fatigue) :

£

¤$ í s  > h‚  ÷ &# Q y © œÄ »„   l % 3 ™ è \  Ä »o     H ƒ  ½ ¨

 

õ  [9] ¸ ú ˜ · ú ˜ 94 R e ” # Q q Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ+ þ A ` …– ÐÚ ÔÛ ¼

s à Ô y © œÄ »„  ^ ‰\ " f Aü < † < Êa  B o \    É r s “ : r_  u

 ¨ 8 Š“ É r y © œÄ »„   x 9  „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ ´ òõ & h Ü ¼– Ð > h‚     H ô 

Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð “  d ” ÷ &% 3  . þ j  H \   H A  o   H Bi, Ba, Sr,

Ca, Nd, Sm, Na_  u  ¨ 8 Š, B  o   H Ti, Nb, Ta, V, W

_  u  ¨ 8 Š \    É r y © œÄ »„   : £ ¤$ í _  > h‚  \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ ”  

-161-

Õ

ªa Ë > 1. Bi

3.25

La

0.75

Ti

3−x

Nb

x

O

12

[ j b ”    & ñ _ 

½

¨› ¸.

'

Ÿ ÷ &“ ¦ e ”  . [10–15] ‰ & ³F  t _  ƒ  ½ ¨\  _  €   BITü <

BLT  H p + þ A_  „  • ¸: £ ¤$ í `  ¦ t  9, [16–18] s  „  • ¸  H

€

ª œs “ : r_  ‘   o (vacancy) ¢ ¸  H Ô  ¦í  HÓ ü t_  € ª œ/ B N \  _ ô  Ç

„ 

l „  • ¸ : £ ¤$ í Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”  . s  „  • ¸: £ ¤$ í Ü ¼– Ð “   ô 

Ç BLTq “ §& h   H ¾ º[ O „  À Ó(leakage current)
 
 9, s – Ð “  K  y © œÄ »„   Ó ü t$ í s  $  ÷ &  H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”

 . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H y © œÄ »„   : £ ¤$ í `  ¦ > h‚   l  0 AK  Å Ò

>

h s “ : r“   Nb s “ : r`  ¦ ' ‘  # Œ BLT-Nb [ j b ” `  ¦ “ ¦



© œì ø Í6 £ xZ O Ü ¼– Ð ] j› ¸ % i  . 7 £ ¤, BLT \ " f „  l „  • ¸\  l 

#

Œ   H € ª œs “ : r_  ‘   o  ¢ ¸  H Ô  ¦í  HÓ ü t_  € ª œ/ B Nx 9 • ¸\  ¦ ×  ¦ s

l  0 AK  B- o \  4 s “ : r“   Ti @ /’   Å Ò>  s “ : r“   5  Nb s “ : r`  ¦ ' ‘  % i Ü ¼ 9, Nb s “ : r_  ' ‘  y © œÄ »

„ 

 x 9  „  l „  • ¸ : £ ¤$ í \  p u   H % ò † ¾ Ó\  @ / # Œ ƒ  ½ ¨ % i 



. Õ ªa Ë > 1“ É r B  o \  Ti s “ : r @ /’   Nb s “ : r s  u  ¨ 8 Š

 )

a Bi

3.25

La

0.75

Ti

3−x

Nb

x

O

12

_    & ñ ½ ¨› ¸\  ¦
  · p  כ s 



. ] j› ¸  ) a [ j b ” _  z Œ —· ú ˜(grain) ³ ð€  p [ j½ ¨› ¸ü < q Û ¼Á º Û

¼ 8 £ x © œ ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô  © œ(phase) + þ A$ í “ É r X-‚    r] X (X- ray diffraction, XRD) x 9  Å Ò „   ‰ & ³p  â (Scanning elec- tron microscope, SEM) ì  r$ 3 `  ¦ : Ÿ x K  › ¸ ÷ &% 3 “ ¦, Ä »„   © œ Ã

º(dielectric constant), Ä »„  ’ < Hz  ´(dielectric loss), ï ß –À Óì  r F G(remanent polarization) x 9  † ½ ӄ  l  © œ(coercive field)_  8

£

¤& ñ Ü ¼– Ð Â Ò'  Nb s “ : r_  u  ¨ 8 Š s  y © œÄ »„  (ferroelectric) x 9

 „  l „  • ¸(electrical conduction) : £ ¤$ í \  p u   H % ò † ¾ Ó

`

 ¦ ƒ  ½ ¨ % i  .

II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É

z 

´+ « >\   6   x ) a [ j b ” “ É r Bi

3.25

La

0.75

Ti

3−x

Nb

x

O

12

(Nb = 1, 3, 5, 7, 10 mol%) › ¸$ í Ü ¼– Ð B  o _  Ti s 

“

: r @ /’  \  Nb s “ : r`  ¦ ]  t q \     u  ¨ 8 Š # Œ „  + þ A& h “  

“

¦ © œì ø Í6 £ xZ O Ü ¼– Ð ] j› ¸÷ &% 3  . y Œ • › ¸$ í _  Bi

2

O

3

, La

2

O

3

, TiO

₂

x 9  Nb

₂

O

₅

" é ¶ « Ñì  r´ ú ˜`  ¦ B jò ø Í`  ¦ õ  t Ø Ô ïm   ^  ¦`  ¦ s

6   x # Œ 24r ç ß – 1 l xî ß – 1  ^  ¦x 9 – Ð ™ D ¥½ + Ë % i “ ¦, 80

^◦

C \ 

"

f Ø  æì  r y  | › ¸ % i  . | › ¸  ) a ì  r´ ú ˜`  ¦ · ú ˜À Òp 
 • ¸m 

\

 V , “ ¦ 900

^◦

C \ " f 4r ç ß – 1 l xî ß – ™ è % i “ ¦, p [ jô  Ç ì  r´ ú ˜

`

 ¦ ë ß –[ þ t l 0 AK  1  ^  ¦x 9 õ  ° ú  “ É r › ¸| Ü ¼– Ð 2  ^  ¦x 9 – Ð ™ D ¥

½ +

Ëô  Ç Ê ê | › ¸ % i  . 10% polyvinylalcohol(PVA) 6   xÓ  o`  ¦ 4 wt% ™ D ¥½ + Ëô  Ç Ê ê t 2 £ § 16 mm_  F K+ þ Ad  ¦ \ " f · ú š $ í + þ A ô 

Ç Ê ê, Nb ' ‘ | ¾ Ó\     BLT, BLT-Nb1, BLT-Nb3 x 9  BLT-Nb-5  H 1100

^◦

C, BLT-Nb7 x 9  BLT-10“ É r 1150

^◦

C \ 

"

f 5r ç ß – 1 l xî ß – ™ è   # Œ [ j b ”  r « Ñ\  ¦ ] j› ¸ % i  . s 

™

è  “ : r • ¸  H 1000

^◦

C ∼ 1200

^◦

C_  “ : r • ¸\ " f 50

^◦

C ç ß –  Ü ¼

–

Ð ™ è  ô  Ç \ Vq z  ´+ « >\ " f XRD, x 9 • ¸ü < à º» ¡ ¤Ò  ¦`  ¦ “ ¦ 9 

#

Œ % 3 “ É r   õ s  . r « Ñ_   © œ+ þ A$ í õ  › ' aº   ) a   & ñ  o : £ ¤$ í

“

É r 10

^◦

< 2θ < 60

^◦

# 3 0 A_  XRD  r] X ‚  Ü ¼– Ð Â Ò'  › ¸ 

÷

&% 3 “ ¦, ³ ð€   z Œ —· ú ˜“ É r SEM  © œu \  ¦ s 6   x # Œ ì  r$ 3  % i  .

„ 

l & h “   : £ ¤$ í `  ¦ › ¸  l  0 A # Œ ¿ ºa  0.5 mm_  n Û ¼ ß

¼+ þ A r « Ñ\  ¦ ë ß –[ þ t% 3 “ ¦, dc Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð r « Ñ_  € ª œ A

á

¤ €  \  €  & h  €  • 30 mm

²

_  Ñ þ ˜F K„  F G`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì % i  . Ä »

„ 

 © œÃ º x 9  Ä »„  ’ < Hz  ´“ É r e ” x ~  Û ¼ ì  r$ 3 l  (HP4194A)\  ¦ s  6

 

x # Œ 100 Hz ∼ 10 MHz_  Å Ò à º # 3 0 Aü < 30 ∼ 600

^◦

C _

 “ : r • ¸ # 3 0 A\ " f 8 £ ¤& ñ % i  . BLT-Nb [ j b ” _  y © œÄ »

„ 

 s § 4 / B G‚  “ É r Sawyer-Tower  r– Ðü < n t _ O  š ¸z  ´– ÐÛ ¼ ï á

Ô (TDS-210, Tektronix)\  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i “ ¦, f ” À Ó

„ 

l „  • ¸• ¸  H electrometer (KEITHLEY 236)\  ¦ s 6   x 

#

Œ 8 £ ¤& ñ % i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

1. X- Ò Å > H± n Ç Ä Z ØV Ä õ m Í Q c n°  o ƒ » ì ÅQ : g Œ º

Õ

ªa Ë > 2  H BLT [ j b ” õ  Nb Å Ò>  s “ : r s  1, 3, 5, 7 x 9  10 mol% ' ‘   ) a BLT-Nb01, BLT-Nb03, BLT-Nb05, BLT- Nb07 x 9  BLT-Nb10 [ j b ” _  X-‚    r] X Á º] (\  ¦ 2θ = 10

∼ 60

^◦

_   r] X y Œ • # 3 0 A\ " f
  · p  כ s  . BLT-Nb [ j  b ”

“ É r ' ‘   ) a Nb s “ : r \  _ ô  Ç 2  © œ“ É r + þ A$ í ÷ &t  · ú §€ Œ ¤“ ¦, BLT ü < 1 l x{ 9 ô  Ç  r] X Á º] (\  ¦
 ? /% 3  . 7 £ ¤, X-‚  \  _ ô  Ç



r] X ‚  \ " f q Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ½ ¨› ¸\  ¦
 ? /  H (117)  r] X  x

s ß ¼`  ¦ q 2 Ÿ © # Œ { 9 ~ ½ Ó& ñ ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô ½ ¨› ¸\  K { © œ

Õ

ªa Ë > 2. Nb_  ' ‘ \    É r BLT-Nb [ j b ” _  XRD Á

º] (.

  H  r] X ‚  s 
 z Œ ¤ .   " f BLT-Nb [ j b ” “ É r q  Û

¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô  © œ\  K { © œ   H  r] X  x s  ß

¼\  ¦ › ' a¹ 1 Ͻ + É Ã º e ” Ü ¼ 9, s   r] X  Á º] ( BLT_   r] X  x  s

ß ¼ü < { 9 u    H  כ Ü ¼– Ð ^  ¦ M : 1 ∼ 10 mol%  t _  Nb '

‘   H BLT_  q Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ+ þ A ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô ½ ¨› ¸\ 



 H % ò † ¾ Ó`  ¦ p u t  · ú §“ É r  כ Ü ¼– Ð ˜ Г   .

Õ

ªa Ë > 3“ É r BLT [ j b ” õ  BLT-Nb [ j b ” _  z Œ —· ú ˜ ³ ð€   p

[ j½ ¨› ¸\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H SEM  ”  s  . BLT [ j b ” _  z Œ —

· ú

˜“ É r } Œ •@ /— ¸€ ª œ`  ¦ “ ¦ e ” Ü ¼ 9, z Œ —· ú ˜_  ¨ î ç  H ß ¼l   H €  • 2 µm – Ð > í ß –÷ &% 3  . Nb_  ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x † < Ê\     f ”   y

Œ

•+ þ A“   z Œ —· ú ˜_  U  ´s  & h & h   ú ª t   H : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ” 



. 7 £ ¤, Nb_  ' ‘ | ¾ Ós  1 ∼ 10 mol%_  % ò % i \ " f Nb

7

£

x † < Ê\     z Œ —· ú ˜_  ß ¼l  Ì º§  >  y Œ ™™ è % i  . 8 £ ¤

&

ñ  ) a BLT-Nb [ j b ” _  x 9 • ¸  H 7.57 ∼ 7.50 g/cm

³

Ü ¼– Ð

>

í ß –÷ &% 3 “ ¦ s  ° ú כ“ É r BLT [ j b ” _  x 9 • ¸ 7.52 g/cm

³

õ  Ä

» ô  Ç ° ú כs  .   " f s ü < ° ú  “ É r   õ – Ð Â Ò'  é ß –{ 9 



© œ(single phase)s  ¸ ú ˜ + þ A$ í  ) a BLT-Nb [ j b ” s  ] j› ¸  ) a

 כ

Ü ¼– Ð ˜ Г   .

2. Æ X Øy ¢ õ m Í — ¤ • ¤; c    \ ¥ P ê s– ¥ ¹ Å — ¤V R Ë - – ¥ ¹ ÅV ê s• ¤ Ñ

÷ – ¥ ¹ Å Å X Ø÷ m Ç

Õ

ªa Ë > 3. Nb_  ' ‘ \    É r BLT-Nb [ j b ” _  SEM



”  .

Õ

ªa Ë > 4  H 1 MHz_  Å Ò à º\ " f “ : r • ¸\    É r BLT x 9  BLT-Nb [ j b ” _  Ä »„   © œÃ ºs  . BLT_   © œ„  s (Ç ©o )

“

: r • ¸  H 405

^◦

C – Ð
 z Œ ¤Ü ¼ 9, BLT-Nb01“ É r 389

^◦

C, BLT- Nb03“ É r 343

^◦

C, BLT-Nb05  H 307

^◦

C, BLT-Nb07  H 291

^◦

C x 9

 BLT-Nb10“ É r 281

^◦

C – Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &# Q Nb_  ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x 

† <

Ê\      © œ„  s  “ : r • ¸ Ì º§  >  y Œ ™™ è   H — ¸_ þ v`  ¦ ˜ Ð s

“ ¦ e ”  . ¢ ¸ BLT-Nb01 [ j b ” _   © œ„  s   1 l x“ É r Ä »„  



© œÃ º x s ß ¼ — ¸€ ª œs  BLTü < q 5 p wô  Ç ± ú ˜ – Ðî  r : £ ¤$ í `  ¦  t

t ë ß – Nb_  ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x † < Ê\     Ä »„   © œÃ º x s ß ¼

—

¸€ ª œ“ É r & h & h  ¢ - aë ß –K t “ ¦ e ”  .

Õ

ªa Ë > 4. “ : r • ¸\    É r BLT-Nb [ j b ” _  Ä »„   © œÃ º.

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼– Ð y © œÄ »„  ^ ‰  H Ç ©o  “ : r • ¸\ " f / å L  ô  Ç  © œ„  s 

\

 ¦ # Œ Ä »„   © œÃ º_  F G @ / ± ú ˜ – Ðî  r : £ ¤$ í `  ¦ ° ú t ë ß – þ j



 H s ü < ° ú  “ É r y © œÄ »„   : £ ¤$ í õ  ² ú ˜o  V , “ É r “ : r • ¸# 3 0 A\ " f ¢ - a ë

ß –ô  Ç  © œ„  s \  ¦   H y © œÄ »„  ^ ‰_  : £ ¤$ í s  ƒ  ½ ¨÷ &“ ¦ e ”  .



 " f Nb s “ : r_  ' ‘ | ¾ Ó 1 ∼ 10 mol% # 3 0 A\ " f Nbs  7

£

x † < Ê\     BLT-Nb[ j b ” “ É r Ä »„   © œÃ º_  x s ß ¼

¢ -

aë ß –K t   H  © œ„  s  : £ ¤$ í `  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . s ü < ° ú  “ É r

¢ -

aë ß –ô  Ç  © œ„  s  : £ ¤$ í “ É r ¢ - a o+ þ A y © œÄ »„  ^ ‰ (Sr,Ba)Nb

²

O

6

(SBN) x 9  Pb(Mg, Nb)O

3

(PMN) [18,19] 1 p x_   © œ„  s    1

l

x õ  Ä »   . ‘ : r z  ´+ « >\ " f Nbs “ : r_  ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x † < Ê

\

    Ä »„   ¢ - a o Ì º§ 4  > 
 
  H : £ ¤$ í Ü ¼– Ð ^  ¦ M :, BLT-Nb [ j b ” “ É r Nb s “ : r_  u  ¨ 8 Š \    É r : £ ¤$ í s  ¸ ú ˜
 


“ ¦ e ”  . SBN x 9  PMN1 p x_  Ó ü t| 9 \ " f
 
  H : £ ¤

$ í

õ  ° ú  s  BLT-Nb [ j b ” _  ¢ - aë ß –ô  Ç  © œ„  s  : £ ¤$ í “ É r Nb s

“ : r_  ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x † < Ê\     Ti s “ : r @ /’   Nb s “ : r s

 u  ¨ 8 Š† < Ê\     Á º| 9 " f & ñ • ¸ 7 £ x  # Œ
 
  H : £ ¤

$ í

Ü ¼– Ð K $ 3 ½ + É Ã º e ”  . ³ ð 1“ É r ‘ : r z  ´+ « >\ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç BLT ü

< BLT-Nb [ j b ” _  Ä »„   © œÃ º, Ä »„  ’ < Hz  ´,  © œ„  s “ : r • ¸, ï

ß –À Óì  rF G x 9  † ½ ӄ  l  © œ`  ¦
  · p  כ s  .

100 kHz_  Å Ò à º\ " f BLT [ j b ” _  Ä »„   © œÃ ºü < Ä »

„ 

’ < Hz  ´“ É r y Œ •y Œ • 151, 0.0249– Ð
 z Œ ¤ . ¢ ¸
s š ¸q ¹ ¡ § s  '

‘   ) a BLT-Nb [ j b ” _  Ä »„   © œÃ ºü < Ä »„  ’ < Hz  ´“ É r y Œ •y Œ • 147 ∼ 269, 0.0085 ∼ 0.0319 – Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, Ä »„   © œÃ º



 H — ¸Ž  H BLT-Nb [ j b ” \ " f 7 £ x  % i Ü ¼ 9, Ä »„  ’ < Hz  ´“ É r

s š ¸q ¹ ¡ § s  1 ∼ 5 mol% ' ‘ ÷ &% 3 `  ¦ M : ß ¼>  y Œ ™™ è 

%

i “ ¦ s  Ê ê Nb_  ' ‘ | ¾ Ó\     7 £ x  “ ¦ e ”  . z  ´“ : r \ 

"

f Ä »„   © œÃ º  H Nb_  ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x † < Ê\     t 5 Å q& h Ü ¼

–

Ð 7 £ x  % i “ ¦, Nb_  ' ‘ | ¾ Ós  1 ∼ 3 mol%{ 9  M : Ä »„  ’ < H z 

´“ É r y Œ ™™ è % i  .

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼– Ð q Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ+ þ A ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ à Ô y © œÄ »„  ^ ‰

\

" f y © œÄ »„   : £ ¤$ í “ É r ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô\  ¦ ½ ¨$ í   H í ß –™ è¼ 1 Ï

€ 

^ ‰ ? /\  Z  ~“   B o  s “ : r_    0 A\      H % ò † ¾ Ó`  ¦ ~ à Î



 H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”  .  H s “ : r   0 A(displacement)\  ¦

° ú

  H y © œÄ »„  ^ ‰  H Z  }“ É r Ç ©o “ : r • ¸,  H  µ 1 Ïì  rF G õ   H † ½ Ó

³

ð 1. 1 MHz\ " f 8 £ ¤& ñ  ) a BLT ü < BLT-Nb [ j b ” _  Ä

»„   © œÃ º, Ä »„  ’ < Hz  ´ x 9   © œ„  s  “ : r • ¸.

Ceramics T

c

(

^◦

C) Dielectric Constant tanδ

R.T. T

c

R.T.

BLT 405 151 565 0.0249

BLT-Nb01 389 147 1099 0.0085 BLT-Nb03 343 188 1057 0.0189 BLT-Nb05 307 222 932 0.0270 BLT-Nb07 291 251 749 0.0290 BLT-Nb10 281 269 635 0.0319

„ 

l  © œ`  ¦ | 9  à º e ” Ü ¼ 9, ¢ ¸   & ñ ? /_   µ 1 Ïì  rF G õ  › ' aº  

 )

a s “ : r   0 A  H s “ : r ß ¼l , tolerance factorü < s “ : r ì  rF G

•

¸ (ionic polarizability)1 p x # Œ Q t  כ ¹™ è\  _ K  % ò † ¾ Ó`  ¦

~ Ã

΍  H  . 6 C 0 Aà º\  ¦ ° ú   H B-  o _  s “ : r u  ¨ 8 Š \ " f Nbs 

“

: r_  ì ø Í ⠓ É r 0.64˚ A Ü ¼– Ð s  ° ú כ“ É r Ti_  0.61˚ A \  q K  €  •ç ß –

 H ° ú כs  .   " f Õ ªa Ë > 1_  BLT-Nb [ j b ”    & ñ ½ ¨› ¸\ 

"

f Nb s “ : r“ É r B  o \  ¦ t    H Ti s “ : r`  ¦  Òì  r& h Ü ¼– Ð u

 ¨ 8 Š½ + É  כ Ü ¼– Ð ˜ Ðs  9, s  u  ¨ 8 Š \  _ K  ì  rF G: £ ¤$ í s     



 H  כ Ü ¼– Ð ˜ Г   . 7 £ ¤, Nb_  s “ : r ì ø Í â s  Ti_  s “ : r ì ø Í

 â

\  q K  €  •ç ß – ß ¼Ù ¼– Ð í ß –™ è¼ 1 π  ^ ‰ ? /\  Z  ~“   Nbs “ : r_ 

 

0 A  H Ti s “ : r \  q K   © œ@ /& h Ü ¼– Ð   0 A y Œ ™™ è½ + É  כ Ü ¼

–

Ð ˜ Ðs  9, ¢ ¸ s    0 A– Ð “  K  ï ß –À Óì  rF G_  ß ¼l \ • ¸ % ò † ¾ Ó

`

 ¦ z } 9   כ Ü ¼– Ð # Œ ”   . ‘ : r z  ´+ « >\ " f B- o \ 
s š ¸ q

¹ ¡ § s  1 ∼ 10 mol% ' ‘   ) a  â Ä º, Nb € ª œs  7 £ x † < Ê\   



 Ä »„   © œÃ º x s ß ¼_  ¢ - aë ß –ô  Ç : £ ¤$ í õ   © œ„  s  “ : r • ¸_  y Œ ™

™

è\  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” Ü ¼ 9, s    õ   H SBN \ " f Nbs “ : r @ /

’

  Tas “ : r_  u  ¨ 8 Š| ¾ Ós  7 £ x † < Ê\      © œ„  s  “ : r • ¸ y Œ ™

™

è “ ¦ Ä »„   © œÃ º_  x s ß ¼ ¢ - aë ß –K t   H   õ ü < Ä »  



. [11]

3. P ê s– ¥ ¹ Å T  I í Ä Œ Ÿ ¤ Ò Å õ m Í  ¹ ÅM  ¹ Åy ¢y ¢ — ¤V R Ë

Õ

ªa Ë > 5(a)ü < (b)  H 70 kV/cm_  „  l  © œs  K & ’ `  ¦ M : BLT ü < BLT-Nb [ j b ” _  y © œÄ »„   s § 4 / B G‚  õ  s  / B G‚   Ü

¼– РÒ'  % 3 “ É r ï ß –À Óì  rF G(P

r

) õ  † ½ ӄ  l  © œ(E

_c

)`  ¦
 ? /

%

3  . BLT x 9  BLT-Nb [ j b ” _  Ä »„  s § 4 / B G‚  “ É r @ /g A

`

 ¦ s À Ò 9, Nb_  u  ¨ 8 Š| ¾ Ó\     s § 4 / B G‚  _  — ¸€ ª œs  › ¸ F

K    % i  . BLT-Nb [ j b ” _  ï ß –À Óì  rF G“ É r BLT [ j  b ”

õ  q 5 p w  
 €  •ç ß –  H ° ú כs % 3 “ ¦, Nb 5 mol% ' ‘ 

 )

a BLT-Nb05 [ j b ” _   â Ä º, ï ß –À Óì  rF G ° ú כs  P

r

= 12.2 µC/cm

²

Ü ¼– Ð þ j@ / ° ú כ`  ¦
 ? /% 3  . BLT-Nb01 [ j b ”  _

 † ½ ӄ  l  © œ ß ¼l   H E

c

= 44.7 kV/cm – Ð
 z Œ ¤Ü ¼ 9, Nb_  € ª œs  7 £ x † < Ê\     " f" fy  y Œ ™™ è % i  . ³ ð 2  H ‘ : r

³

ð 2. BLTü < BLT-Nb [ j b ” _  ï ß –À Óì  rF G, † ½ ӄ  l  © œ x 9

 f ” À Ó „  l „  • ¸• ¸.

Ceramics P

r

E

c

σ

(µC/cm

²

) (kV/cm) ((Ωcm)

⁻¹

)

BLT 10.2 40.4 4.12 ×10

⁻¹³

BLT-Nb01 10.3 44.7 3.10 ×10

⁻¹³

BLT-Nb03 11.7 39.4 3.05 ×10

⁻¹³

BLT-Nb05 12.2 37.9 3.04 ×10

⁻¹³

BLT-Nb07 11.2 31.1 3.21 ×10

⁻¹³

BLT-Nb10 9.9 31.9 3.61 ×10

⁻¹³

z 

´+ « >\ " f % 3 “ É r BLT ü < BLT-Nb [ j b ” _  ï ß –À Óì  rF G, † ½ ӄ   l

 © œ x 9  „  l „  • ¸• ¸\  ¦
  · p  כ s  .

Õ

ªa Ë > 6“ É r z  ´“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç BLT-Nb [ j b ” _  f ” À ӄ   l

„  • ¸• ¸( dc conductivity, σ)\  ¦
  · p  כ s  . r ç ß –s  7

£

x † < Ê\     y Œ • r « Ñ_  „  l „  • ¸• ¸  H y Œ ™™ è % i “ ¦, €  • 150 s s  t è ß – Ê ê\   H { 9 & ñ ô  Ç ° ú כ`  ¦
 ? /% 3  .   " f Nb ' ‘ | ¾ Ó\    É r f ” À ӄ  l „  • ¸  H 200 s \ " f 8 £ ¤& ñ  ) a    õ

\  ¦ s 6   x # Œ Õ ªa Ë > 65 Å q_   Œ •“ É r Õ ªa Ë >(inset)Ü ¼– Ð
 ? /

%

3  . s  Õ ªa Ë >\ " f Nb ' ‘ | ¾ Ós  1 ∼ 5 mol%\ " f „  l „  

•

¸• ¸  H y Œ ™™ è % i Ü ¼
 s Ê ê 7 ∼ 10 mol%\ " f 7 £ x  “ ¦ e ”

 . s ü < ° ú  “ É r „  l „  • ¸• ¸_     o  H B-  o \  Ti s “ : r

@

/’   Nb s “ : r_   Òì  r& h “   u  ¨ 8 Š \  _ ô  Ç   õ – Ð ˜ Г   .

í

ß – oÓ ü t_  „  l „  • ¸\ " f í ß –™ è‘   o  ¢ ¸  H € ª œ/ B N s  „  l „  

•

¸\  l # Œ   H „   î  rì ø Í  | ¨ c à º e ”  . „  l „  • ¸• ¸  H d ”

 (1)õ  ° ú  s  „   î  rì ø Í _  0 l x • ¸(concentration)ü < s 1 l x

•

¸(mobility)\    É r  .

σ = nqµ (1)

Õ

ªa Ë > 5. BLT-Nb [ j b ” _  (a) y © œÄ »„   s § 4 / B G‚   (b) ï

ß –À Óì  rF G õ  † ½ ӄ  l  © œ.

#

Œl " f n“ É r „   î  rì ø Í _  0 l x • ¸, q  H „   î  rì ø Í _  „    Õ

ªo “ ¦ µ  H „   î  rì ø Í _  s 1 l x • ¸s  .   " f „  l  „  

•

¸• ¸  H ¹ ¡ §f ” { 9  à º e ”   H „   _  à ºü < s 1 l x • ¸\     ² ú ˜ 

| 9

 à º e ”  .

q

Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H BLT [ j b ” “ É r pseudo tetragonal ½ ¨› ¸\  ¦ “ ¦ c-» ¡ ¤`  ¦    Bi

²

O

2

8 £ x  s \  O- Nb-O_  3> h_  ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô é ß –0 A[ jŸ í(perovskite-like unit cell)  Á ú ¢# Œ e ”   H ½ ¨› ¸\  ¦ + þ A$ í “ ¦ e ”  . s ü < ° ú  

“ É

r q Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô y © œÄ »„  

^

‰\ " f  H í ß –™ è‘   o ü < € ª œ/ B N s   © œ ¹ ¡ §f ” s l  / 'î  r „   

 | ¨ c à º e ” “ ¦, „  l „  • ¸\  l # Œ   H  כ Ü ¼– Ð ^  ¦ à º e ”  .

BLT-Nb [ j b ” \ " f B- o \  Nbs  u  ¨ 8 Š ÷ &% 3 `  ¦ M : „  l 

„ 

• ¸• ¸  H „   î  rì ø Í  0 l x • ¸(concentration of charge car- riers) ü < s 1 l x • ¸ü < › ' aº  s  e ” Ü ¼ 9, Å Ò> hs “ : r“   5 Nb_  u

 ¨ 8 Š“ É r í ß –™ è‘   o s 
 € ª œ/ B N \  K { © œ   H „   î  rì ø Í \  ¦ y

Œ ™™ èr v  
 ¢ ¸  H s 1 l x • ¸\  ¦ y Œ ™™ èr &  „  l „  • ¸• ¸ y Œ ™

™

è÷ &  H  כ Ü ¼– Ð s K   ) a  .
s š ¸q ¹ ¡ §_  ' ‘ | ¾ Ós  1 ∼ 5 mol% # 3 0 A\ " f „  l „  • ¸• ¸  H y Œ ™™ è “ ¦, Nb ' ‘ | ¾ Ós  7

∼ 10 mol% # 3 0 A\ " f 7 £ x  % i Ü ¼ 9, s   H ' ‘   ) a
s š ¸ q

¹ ¡ § s  p+ þ A „  • ¸^ ‰“   BLT_   à º „    î  rì ø Í^ ‰“   í ß –™ è‘  



o 
 € ª œ/ B N_  ˜ Ð © œ`  ¦  Å # Q š ¸y  9 õ • ¸ô  Ç e ç # Œ„   

n+ þ A „  • ¸\  ¦ { 9 Ü ¼& 
 
  H „  • ¸: £ ¤$ í Ü ¼– Ð ˜ Г   .

4. À X Ø8 ý

s š ¸q ¹ ¡ § s  1, 3, 5, 7 x 9  10 mol% ' ‘   ) a BLT-Nb [

j b ” \ " f  © œ„  s  “ : r • ¸ü <  © œ„  s   1 l x s     % i “ ¦, ï ß – À

Óì  rF G s  7 £ x  “ ¦ † ½ ӄ  l  © œ“ É r y Œ ™™ è % i Ü ¼ 9, „  l „  • ¸

Õ

ªa Ë > 6. Nb u  ¨ 8 Š| ¾ Ó\    É r BLT-Nb [ j b ” _ 

„ 

l „  • ¸• ¸.

•

¸  H y Œ ™™ è % i  . s ü < ° ú  “ É r    o  H ' ‘   ) a Nb_  ´ òõ 

–

Ð ˜ Г   . ³ ð€  p [ j½ ¨› ¸_  SEM ì  r$ 3 \ " f Nb ' ‘ | ¾ Ós  7

£

x † < Ê\     z Œ —· ú ˜_  ß ¼l  " f" fy  y Œ ™™ è % i  . Ti s 

“

: r( s “ : rì ø Í â r = 0.61˚ A) \  q K   © œ@ /& h Ü ¼– Ð s “ : rì ø Í â s 

 H Nb s “ : r( r = 0.64˚ A) s  u  ¨ 8 Š ÷ &% 3 `  ¦ M :  © œ„  s  “ : r • ¸  H Nb_  ' ‘ | ¾ Ó\     Ì º§  >  y Œ ™™ è % i “ ¦, “ : r • ¸\    É r Ä

»„   © œÃ º x s ß ¼ ¢ - aë ß –K t   H S X ‰í ß – © œ„  s   1 l x : £ ¤$ í `  ¦

& ’  .



 É r ƒ  ½ ¨ [ þ t_  ƒ  ½ ¨  õ \  _  €   BIT  H p+ þ A „  l 

„ 

• ¸ [16,17] : £ ¤$ í `  ¦ t  9 € ª œs “ : r_  ‘   o  ¢ ¸  H " é ¶ « Ñ Ó

ü t| 9 _  ~ à Î>  " é ¶ ™ è_  Ô  ¦í  HÓ ü t ' ‘ \    É r € ª œ/ B N : £ ¤$ í Ü ¼– Ð

·

ú ˜ 94 R e ”  .   " f +5“   Nb s “ : r`  ¦ +4 “   Ti s “ : r



o \  ' ‘  €   e ç # Œ„    € ª œ/ B N`  ¦ ˜ Ð © œ # Œ p+ þ A_  € ª œ /

B

N <  ʓ É r í ß –™ è‘   o _  y Œ ™™ è\  _ K  „  l „  • ¸• ¸\  ¦ y Œ ™™ è



 H y © œÄ »„   Ó ü t$ í `  ¦ † ¾ Ó © œ r v “ ¦ ¢ ¸ ï ß –À Óì  rF G_  7 £ x \  ¦  4

R `  ¦ à º e ”  . ‘ : r z  ´+ « >`  ¦ : Ÿ x # Œ % 3 “ É r   õ – РÒ'  BLT- Nb [ j b ” _  ï ß –À Óì  rF G“ É r BLT \  q K  €  •ç ß – 7 £ x   


¢

¸  H Ä » ô  Ç ß ¼l \  ¦
 ? /% 3 “ ¦, 5 mol%_  Nbs  ' ‘ 

÷

&% 3 `  ¦ M :  © œ  H ° ú כ`  ¦ & ’  . ¢ ¸ „  l „  • ¸• ¸  H Nb ' ‘ 

| ¾ Ós  5 mol%  t  y Œ ™™ è÷ &% 3 “ ¦, 5 mol%\ " f  © œ  Œ •“ É r

° ú

כ`  ¦
 ? /% 3  .   " f ‘ : r z  ´+ « >`  ¦ : Ÿ x K  % 3 “ É r   õ – Ð Â Ò '

 í ß –™ è‘   o \  ¦ y Œ ™™ èr v “ ¦  H ï ß –À Óì  rF G õ  ± ú “ É r „  l 

„ 

• ¸• ¸\  ¦ % 3 `  ¦ à º e ”   H 0 p xô  Ç Nb_  ' ‘ | ¾ ӓ É r 5 mol%

&

ñ • ¸“    כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ .

IV. + s Ç Â ] Ø

q

Û ¼Á ºÛ ¼ 8 £ x © œ ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H BLT [ j



b ” \ " f B- o _  4 Ti s “ : r @ /’   5 Nbs “ : r`  ¦ u 

¨ 8

Š # Œ “ ¦ © œì ø Í6 £ xZ O Ü ¼– Ð BLT-Nb [ j b ” `  ¦ ] j› ¸ % i “ ¦, Nb u  ¨ 8 Š s  z Œ —· ú ˜ p [ j½ ¨› ¸, y © œÄ »„   x 9  „  l „  • ¸ : £ ¤$ í \  p

u   H % ò † ¾ Ó`  ¦ ƒ  ½ ¨ % i  . Nb 1 ∼ 10 mol%  t  ' ‘ 

÷ &# Q• ¸ BLT-Nb [ j b ” “ É r é ß –{ 9  © œ_  8 £ x © œ+ þ A ` …– ÐÚ ÔÛ ¼

s à Ô ½ ¨› ¸\  ¦ Ä »t  % i  . Nb_  ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x † < Ê\   



 BLT-Nb [ j b ” _   © œ„  s  “ : r • ¸  H y Œ ™™ è % i “ ¦, Ä »„   © œ Ã

º_  x s ß ¼ & h & h  ¢ - aë ß –K 4 R S X ‰í ß –  © œ„  s  y © œÄ »„   : £ ¤$ í

`

 ¦
 ? /% 3  . Nb 5 mol% ' ‘   ) a BLT-Nb05 [ j b ” \ 

"

f ï ß –À Óì  rF G“ É r þ j@ /° ú כ(P

_r

= 12.2 µC/cm

²

)`  ¦ ˜ Ð% i  . † ½ Ó

„ 

l  © œ“ É r Nb ' ‘ | ¾ Ós  7 £ x † < Ê\     y Œ ™™ è % i “ ¦, Nb 7 mol% ' ‘   ) a BLT-Nb07 [ j b ” \ " f þ j™ è° ú כ (E

c

= 31.1 kV/cm)`  ¦
 ? /% 3  . ¢ ¸ Nb ' ‘ \     f ” À ӄ  l 

„ 

• ¸• ¸  H y Œ ™™ è % i “ ¦ 5 mol%\ " f þ j$ ° ú כ`  ¦ ˜ Ð% i  .  



" f B- o \  Ti @ /’   Å Ò> h Nbs “ : r s  u  ¨ 8 Š ÷ &% 3 `  ¦ M :, ï

ß –À Óì  rF G_  ß ¼l   H €  •ç ß – 7 £ x  % i “ ¦, „  l „  • ¸• ¸ y Œ ™

™

è % i  . Nb 5 mol% ' ‘ ÷ &% 3 `  ¦ M :, Z  }“ É r ï ß –À Óì  rF G _  ß ¼l ü <  Œ •“ É r „  l „  • ¸\  ¦ 4 R y © œÄ »„   B j— ¸o  6 £ x6   x \ 

 © œ Ä »o ô  Ç y © œÄ »„   x 9  „  l „  • ¸ : £ ¤$ í `  ¦ ° ú   H  כ Ü ¼– Ð
 

z Œ ¤ .

P c

p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r 2002¸  • ¸ ô  Dz D G† < ÆÕ ü t”  < É ª F é ß –_  t " é ¶(KRF- 2002-050-C00006) \  _  # Œ ƒ  ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] H. N. Al-Shareef, A. I. Kingon, X. Chen, K. R. Bel- lur and O. Auciello, J. Mater. Res. 9, 2968 (1994).

[2] I. W. Kim, C. W. Ahn, J. S. Kim, J. S. Bae, B. C.

Choi, J. H. Jeong and J. S. Lee, Appl. Phys. Lett.

80, 4006 (2002).

[3] J. S. Kim, I. W. Kim, C. W. Ahn, T. K. Song, S. S.

Kim, S. X. Chi, J. S. Bae and J. H. Jeong, Jpn. J.

Appl. Phys. 41, 6785 (2002).

[4] A. Gruverman, O. Auciello and H. Tokumto, Appl.

Phys. Lett. 69, 3191 (1996).

[5] B. Sih, A. Jung and Z. -G. Ye, J. Appl. Phys. 92, 3928 (2002).

[6] C. A. Paz de Araujo, J. D. Cuchiaro, L. D. McMillan and M. C. Scott, J. F. Scott, Nature 374, 12 (1995).

[7] Y. Noguchi and M. Miyayama, Appl. Phys. Lett. 78, 1903 (2001).

[8] B. Aurivillius, Nature 2, 519 (1950).

[9] B. H. Park, B. S. Kang, S. D. Bu, T. W. Noh, J.

Lee and W. Jo, Nature (London) 401, 682 (1999).

[10] Y. Ding, J. S. Liu, H. X. Qin, J. S. Zhu and Y. N.

Wang, Appl. Phys. Lett. 78, 4175 (2001).

[11] Y. Shimakawa, Y. Kubo, Y. Tauchi, T. Kamiyama and H. Asano, Appl. Phys. Let. 90, 5296 (2001).

[12] M. M. Kumar and Z. -G. Ye, J. Appl. Phys. 90, 934 (2001).

[13] T. Watanabe, H. Funakubo, M. Osada, Y. Noguchi and M. Miyayama, Appl. Phys. Lett. 80, 100 (2002).

[14] Y. Noguchi, I. Miwa, Y. Goshima and M. Miyayama, Jpn. J. Appl. Phys. 39, L1295 (2000).

[15] T. Sato, T. Kuroiwa, K. Sugahara and H. Ishiwara,

Jpn. J. Appl. Phys. 41, 2105 (2002).

[16] M. Villegas, A. C. Caballero, C. Moure, P. Duran and J. F. Fernandez, J. Am. Ceram. Soc. 82, 2411 (1999).

[17] I. Pribosic, D. Makovec and M. Drofenik, J. Euro.

Ceram. Soc. 21, 1327 (2001).

[18] A. M. Glass, J. Appl. Phys. 40, 4699 (1969).

[19] L. E. Cross, Ferroelectrcs 76, 241 (1987).

Effects of Nb Doping on the Ferroelectric and Electrical Properties of Bi 3.25 La 0.75 Ti 3 −x Nb x O 12 Ceramics

Jin Soo KIM, Chang Won AHN and Ill Won KIM

^∗

Department of Physics, University of Ulsan, Ulsan 680-749

(Received 29 January 2003)

Nb-doped Bi

3.25

La

0.75

Ti

_3−x

Nb

x

O

12

ceramics (BLT-Nb, x = 1, 3, 5, 7, 10 mol%) were prepared by using a solid–state reaction method. X-ray diffraction analysis indicated that a single-phase, Bi–layered perovskite was obtained. The Nb doping effects on the ferroelectric and electrical properties of the BLT-Nb ceramics were investigated by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), P-E hysteresis loop, dielectric constant and dc electric conductivity mea- surements. With increasing Nb-substitution, the Curie temperature decreased and the dielectric constant peaks became broader; thus, the transition behavior of the BLT-Nb ceramics can be characterized by a diffusive phase transition. The remanent polarization increased with the niobium doping while the dc electrical conductivity decreased. The optimum condition for FRAM applica- tions was a 5 mol% Nb doping which resulted in a high remanent polariation and a low conductivity.

PACS numbers: 77

Keywords: Ferroelectric, Dielectric, Eletrical conductivity

∗

E-mail: [email protected]