Einfluss verschiedener Herstellungsparameter auf mikrostrukturelle und elektrische Eigenschaften von BT-BNT

Ziel dieser Arbeit war eine systematische Untersuchung des Einflusses der Herstel-lungsparameter auf die mikrostrukturellen und elektrischen Eigenschaften von Bari-umtitanat-Bismut-Natriumtitanat (BT-BNT). Begonnen wurde bei der Auswahl und Charakterisierung der Rohstoffe und gegebenenfalls einer Vorbehandlung. Mikro-strukturelle und elektrische Untersuchungen erfolgten für verschiedene Prozesspa-rameter, wie Art und Menge der Dotierung, Stöchiometrie, Sinteratmosphäre und Temperatur für die einzelnen Materialsysteme getrennt. Des Weiteren wurde der Einfluss verschiedener Mischungs- beziehungsweise Kalzinationsmethoden bei der Pulverherstellung auf mikrostrukturelle und elektrische Eigenschaften untersucht. ... mehrEbenso wurde der Anteil an Bismut-Natriumtitanat auf mikrostrukturelle Eigen-schaften und Curietemperatur von BT-BNT untersucht. Durch die genaue Überprü-fung der Rohstoffe, einem verbesserten Pulverherstellungsprozess und dem Sintern in Sauerstoff konnten hochdichte Bismut-Natriumtitanat Proben mit transluzenten optischen Eigenschaften, sowie herausragenden dielektrischen Eigenschaften er-zeugt werden. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass eine Abhängigkeit der Sekundärphase vom Sauerstoffpartialdruck beim Sintern von Bismut-Natriumtitanat existiert. Ebenso wurde gezeigt, dass mit zunehmendem Sauerstoffpartialdruck die Bildung von Sauerstoff- und Bismutleerstellen unterdrückt und die Evaporation von Bismut reduziert werden kann. Für das Mischkristallsystem BT-BNT konnte gezeigt werden, dass durch unterschiedliche Herstellungsmethoden unterschiedlich starke Inhomogenitäten und Segregationen entstehen, die die elektrischen Eigenschaften beeinflussen. Die Erkenntnisse dieser Arbeit können als Herstellungsrichtlinien herangezogen werden und dazu beitragen, die Reproduzierbarkeit zu erhöhen. Weiterhin kann diese Arbeit helfen, die Vergleichbarkeit von zukünftigen For-schungsarbeiten zu gewährleisten oder Erklärungsansätze für unterschiedliche For-schungsergebnisse bereitstellen.

The objective of this work was a systematic investigation of the influence of various processing parameters on the microstructural and electrical properties of barium titanate-bismuth sodium titanate (BT-BNT). It started with the selection and charac-terization of the raw materials and, if necessary, pre-treatment. Microstructural and electrical investigations were carried out separately for various process parameters, such as type and amount of doping, stoichiometry, sintering atmosphere and tem-perature for the individual material systems. Furthermore, the influence of different mixing and calcination methods in powder production on microstructural and elec-trical properties, as well as the proportion of bismuth sodium titanate on micro-structural properties and curie temperature of BT-BNT was investigated. ... mehrThrough the meticulous examination of the raw materials, an improved powder manufactur-ing process and sintering in oxygen, high-density bismuth sodium titanate samples with translucent optical properties and outstanding dielectric properties could be produced. It was also shown that the secondary phase in bismuth sodium titanate is dependent on the oxygen partial pressure during sintering. With increasing oxygen partial pressure, the formation of oxygen and bismuth vacancies can be suppressed and the evaporation of bismuth can be reduced. For the BT-BNT mixed crystal sys-tem, it could be shown that different processing methods result in inhomogeneities and segregations of different strengths, which influence the electrical properties. The findings of this work can be used as manufacturing guidelines and help to in-crease reproducibility. Furthermore, this work can help to ensure the comparability of future research work or provide explanations for different research results.