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  5. Reconciling Local Structure Disorder and the Relaxor State in (Bi1/2Na1/2)TiO3-BaTiO3
 
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2016
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Reconciling Local Structure Disorder and the Relaxor State in (Bi1/2Na1/2)TiO3-BaTiO3

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TUDa URI
tuda/7120
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-188967
DOI
10.26083/tuprints-00018896
Autor:innen
Groszewicz, Pedro B.
Gröting, Melanie
Breitzke, Hergen
Jo, Wook
Albe, Karsten ORCID 0000-0003-4669-8056
Buntkowsky, Gerd ORCID 0000-0003-1304-9762
Rödel, Jürgen ORCID 0000-0002-8975-7741
Kurzbeschreibung (Abstract)

Lead-based relaxor ferroelectrics are key functional materials indispensable for the production of multilayer ceramic capacitors and piezoelectric transducers. Currently there are strong efforts to develop novel environmentally benign lead-free relaxor materials. The structural origins of the relaxor state and the role of composition modifications in these lead-free materials are still not well understood. In the present contribution, the solid-solution (100-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3-xBaTiO3 (BNT-xBT), a prototypic lead-free relaxor is studied by the combination of solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, dielectric measurements and ab-initio density functional theory (DFT). For the first time it is shown that the peculiar composition dependence of the EFG distribution width (ΔQISwidth) correlates strongly to the dispersion in dielectric permittivity, a fingerprint of the relaxor state. Significant disorder is found in the local structure of BNT-xBT, as indicated by the analysis of the electric field gradient (EFG) in 23Na 3QMAS NMR spectra. Aided by DFT calculations, this disorder is attributed to a continuous unimodal distribution of octahedral tilting. These results contrast strongly to the previously proposed coexistence of two octahedral tilt systems in BNT-xBT. Based on these results, we propose that considerable octahedral tilt disorder may be a general feature of these oxides and essential for their relaxor properties.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
Forschungsprojekte und Grants
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > B - Charakterisierung > Teilprojekt B9: Charakterisierung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen elektrischer Funktionsmaterialien mit Festkörper-NMR-Verfahren
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Scientific Reports
Jahrgang der Zeitschrift
6
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
2045-2322
Verlag
Springer Nature
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2016
Verlags-DOI
10.1038/srep31739
PPN
510717675
Artikel-ID
31739

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