Sintesis Dan Karakterisasi Listrik Material Ferroelektrik Bebas Timbal 0,8(Ka0,5Na0,5NbO3 )-0,2(Ba0,8Sr0,2TiO3) Dengan Metode Gabungan Reaksi Padat – Kopresipitasi Oksalat

Material ferroelektrik bebas timbal dengan struktur ABO3 perovskite (A = K0,4 , Na0,4 , Ba0,16 , Sr0,04 and B = Nb0,8 , Ti0,2 ) telah berhasil disintesis dengan menggunakan metode gabungan reaksi padat dan kopresipitasi oksalat. K0,5Na0,5NbO3 (KNN) yang disintesis dengan metode reaksi padat dan Ba0,8Sr0,2 TiO3 (BST) berupa prekursor dan bubuk kalsinasi yang disintesis dengan metode kopresipitasi oksalat dicampur dengan perbandingan mol 0,8KNN dan 0,2BST dengan dua rute sintesis yaitu: KNN (kalsinasi) – BST (kalsinasi) sebagai rute pertama dan KNN (kalsinasi) – BST (tanpa kalsinasi) sebagai rute kedua. Bubuk (K0,4Na0,4 Ba0,16Sr0,04)(Nb0,8 Ti0,2 )O3 dari setiap rute dikalsinasi berdasarkan hasil analisis termal (DTA-TGA). Fasa tunggal dari (K0,4 Na0,4Ba0,16 Sr0,04)(Nb0,8 Ti0,2 )O3 terbentuk dengan kalsinasi 1100°C selama 2 jam untuk rute pertama dan 700°C selama 2 jam untuk rute kedua. Perlakuan sintering dilakukan berdasarkan hasil dilatometri. Pelet yang telah disinter menunjukkan pemadatan yang bagus dengan sintering pada suhu 1200°C selama 2 jam. Terkait dengan volatilitas dari unsur alkali, dilakukan penambahan 4% mol K - 16% mol Na untuk rute pertama dan 2% mol K - 8% mol Na untuk rute kedua sehingga fasa tunggal (K0,4Na0,4 Ba0,16Sr0,04)(Nb0,8 Ti0,2 )O3 dalam bentuk pelet berhasil terbentuk. Setelah dilakukan analisis struktur dengan metode Rietveld refinement, diketahui bahwa bubuk KNN berstruktur perovskite orthorombik dengan a=3,572027 Å, b=3,570713 Å, c=3,565755 Å dan bubuk BST berstruktur perovskite tetragonal dengan a=b=3,983412 Å, c=3,995775 Å. Diketahui pula bahwa sampel (K0,4 Na0,4Ba0,16 Sr0,04)(Nb0,8Ti0,2 )O3 dalam bentuk pelet dari kedua rute sintesis berstruktur perovskite tetragonal dengan parameter kisi a=b=3,956166 Å, c=3,981212 Å dari rute pertama dan a=b=3,949728 Å, c=3,965926 Å dari rute kedua. Karakterisasi listrik dari kedua sampel diidentifikasi dengan impedance analyser. (K0,4 Na0,4Ba0,16 Sr0,04)(Nb0,8Ti0,2 )O3 dari rute pertama memiliki suhu Curie ~440°C sedangkan dari rute kedua memiliki suhu Curie ~420°C. Terdapat dua daerah energi aktivasi berbeda untuk kedua sampel yaitu: 0,9297 eV (~200°C - ~400°C) dan 1,4271 eV (~450°C - ~850°C) untuk sampel dari rute pertama dan 0,6419 eV (~200°C - ~400°C) dan 1,0397 eV (~450°C - ~850°C) untuk sampel dari rute kedua. ========================================================================================================= Lead free ferroelectric material behave ABO3 perovskite structure (A = K0.4 , Na0.4 , Ba0.16 , Sr0.04 and B = Nb0.8 , Ti0.2 ) has been successfully synthesized using a combination of solid state reaction and oxalate coprecipitation method. A batch of K0.5Na0.5 NbO3 (KNN) synthesized through solid state reaction and a batch of Ba0.8 Sr0.2 TiO3 (BST) precurcor-calcined prepared via oxalate coprecipitation were mixed by 0.8 mol KNN and 0.2 mol BST for sample synthesis into two different routes: KNN(calcined)-BST(calcined) as first route and KNN(calcined)-BST (non calcined) as second route. (K0.4Na0.4 Ba0.16Sr0.04)(Nb0.8Ti0.2 )O3 powders from each route were calcined based on thermal analysis (DTA-TGA). Single phase of (K0.4Na0.4 Ba0.16Sr0.04)(Nb0.8 Ti0.2 )O3 was formed by calcinations at 1100°C-2 hours for first route and at 700°C-2 hours for second route. The study of sintering was conducted by mean dilatometry. Sinter pellet sample shows good densification when sintering was took place at 1200°C for 2 hours. Due to volatility of alkaline element, K and Na were taken essesively by increasing 4% mol K - 16% mol Na for first route and 2% mol K - 8% mol Na for second route. Single phase of (K0.4Na0.4 Ba0.16 Sr0.04 )(Nb0.8 Ti0.2 )O3 pellet has been obtained successfully. After structure analysis using Rietveld refinements, known that KNN powder behave perovskite orthorombic structure with a=3.572027 Å, b=3.570713 Å, c=3.565755 Å and BST powder behave perovskite tetragonal structure with a=b=3.983412 Å, c=3.995775 Å. It also known that (K0.4Na0.4 Ba0.16 Sr0.04 )(Nb0.8 Ti0.2 )O3 pellets from both routes behave perovskite tetragonal structure with lattice parameter a=b=3.956166 Å, c=3.981212 Å for first route and a=b=3.949728 Å, c=3.965926 Å for second route. Electrical properties was identified by impedance analyzer. Curie temperature of (K0.4Na0.4 Ba0.16 Sr0.04 )(Nb0.8 Ti0.2 )O3 from first route is ~440°C and ~420°C for second route. There are two activation energy region of both sample: -0.9297 eV (~200°C - ~400°C) and 1.4271 eV (~450°C - ~850°C) for sample by first route and 0.6419 eV (~200°C - ~400°C) and 1.0397 eV (~450°C - ~850°C) for sample by second route