Two-step doping approach releasing thepiezoelectric response of BiFeO3 bulk ceramicsco-doped with titanium and samarium

[EN] The conventional solid state processing of bulk Ti,Sm co-doped BiFeO ceramics typically produces a complex micro-nanostructure which exhibits an effective decrease of the leakage conductivity. This same nanostructured configuration however confines the mobility of the ferroelectric domains and in this way the potential piezoelectric response of the formulated composition remains restrained. Hereby, a two-step doping strategy based on a simple surface modification approach is proposed which eventually allows for suitably engineering the microstructural development of the material, leading to a coarsened configuration where the conductivity is kept in low levels while the piezoelectric response is satisfactorily released for practical purposes.
[ES] El procesamiento convencional en estado sólido de materiales cerámicos en volumen deBiFeO3co-dopado con Ti y Sm, típicamente produce una compleja micro-nanoestructuraque permite una reducción efectiva de la conductividad eléctrica del material (corrientesde fuga). Sin embargo, esta misma configuración nano-estructurada también reduce lamovilidad de los dominios ferroeléctricos y por ello, la potencial respuesta piezoeléctricade la composición formulada permanece confinada. En este trabajo se propone el empleo de una estrategia de dopado en dos etapas, basada en una sencilla aproximación de modi-ficación superficial, con la cual es posible dise ̃nar y controlar adecuadamente el desarrollomicroestructural del sistema, dando lugar a un engrosamiento de la microestructura quepermite mantener la conductividad del material en bajos niveles al tiempo que libera sat-isfactoriamente su respuesta piezoeléctrica.
This work was supported by the Spanish Ministry of Economyand Competitiveness (MINECO) through MAT2016-80182-Rand MAT2014-59210-JIN projects. Dr. T. Jardiel acknowledgesthe European Science Foundation (ESF) and the Ramon y Cajal Program of MINECO for the financial support. Dr. D.G.Calatayud also acknowledges the Fundación General CSIC(ComFuturo Program) for the financial support.