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Journal articles
Microwave dielectric properties of pure and Mn-doped lead-free Na0.5Bi0.5TiO3 epitaxial thin films grown on (001) LaAlO3 single crystals using pulsed laser deposition
F. Jean
1
Laure Huitema
2
Areski Ghalem
2
Mohamad Rammal
3
Alexandre Boulle
1
Fabien Remondiere
4
Jean-Christophe Orlianges
3
S. Députier
5
Aurelian Crunteanu
3
Damien Passerieux
6
Matthieu Chatras
3
Maryline Guilloux-Viry
5
Jean-René Duclere
4
3
XLIM-RFEI - RF-ELITE : RF-Electronique Imprimée pour les Télécommunications et l'Energie
XLIM - XLIM : RFEI
4
IRCER-AXE3 - IRCER - Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux
IRCER - Institut de Recherche sur les CERamiques : AXE3
F. Jean 1
Author
Laure Huitema 2
Author IdHAL : laurehuitema ORCID : https://orcid.org/0000-0002-7665-3943
Areski Ghalem 2
Author
Mohamad Rammal 3
Author
Alexandre Boulle 1
Author IdHAL : alexandre-boulle arXiv : https://arxiv.org/a/aboulle ORCID : https://orcid.org/0000-0003-1042-6403
Fabien Remondiere 4
Author Employer institution : Université de Limoges IdHAL : fabien-remondiere
Jean-Christophe Orlianges 3
Author IdHAL : jean-christophe-orlianges ORCID : https://orcid.org/0000-0001-8170-6141
S. Députier 5
Author IdHAL : stephanie-deputier ORCID : https://orcid.org/0000-0002-2813-2633
Aurelian Crunteanu 3
Author Employer institution : Centre National de la Recherche Scientifique IdHAL : aurelian-crunteanu ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/J-9241-2012 ORCID : https://orcid.org/0000-0001-8648-5368
Damien Passerieux 6
Author
Matthieu Chatras 3
Author IdHAL : matthieu-chatras
Maryline Guilloux-Viry 5
Author
Jean-René Duclere 4
Author Employer institution : Université de Limoges
1
SPCTS - Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS, Centre Européen de la Céramique, 12 Rue Atlantis, 87068 LIMOGES CEDEX - France)
- UNILIM - Université de Limoges : UMR7315 (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- ENSCI - Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle : UMR7315 (Centre Européen de la Céramique - 12, rue Atlantis - 87068 Limoges Cedex - France)
- IPAM - Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux : UMR7315 (Centre Européen de la Céramique
12, rue Atlantis, parc d’Ester
87068 Limoges Cedex - France)
- UNILIM - Université de Limoges (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS : UMR7315 (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7315 (France)
2
XLIM-SRF - Systèmes RF (XLIM - 123, avenue Albert Thomas - 87060 LIMOGES CEDEX - France)
- XLIM - XLIM : SRF (123 Avenue Albert THOMAS 87060 LIMOGES CEDEX - France)
- UNILIM - Université de Limoges : UMR7252 (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7252 (France)
3
XLIM-RFEI - RF-ELITE : RF-Electronique Imprimée pour les Télécommunications et l'Energie (XLIM - 123, avenue Albert Thomas - 87060 LIMOGES CEDEX - France)
- XLIM - XLIM : RFEI (123 Avenue Albert THOMAS 87060 LIMOGES CEDEX - France)
- UNILIM - Université de Limoges : UMR7252 (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7252 (France)
4
IRCER-AXE3 - IRCER - Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (Centre européen de la Céramique - 12 rue Atlantis
87068 LIMOGES CEDEX 3 - France)
- IRCER - Institut de Recherche sur les CERamiques : AXE3 (Centre Européen de la Céramique, 12 Rue Atlantis, 87068 LIMOGES CEDEX - France)
- IPAM - Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (Centre Européen de la Céramique
12, rue Atlantis, parc d’Ester
87068 Limoges Cedex - France)
- UNILIM - Université de Limoges (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS : UMR7315 (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7315 (France)
- IPAM - Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (Centre Européen de la Céramique
12, rue Atlantis, parc d’Ester
87068 Limoges Cedex - France)
5
ISCR - Institut des Sciences Chimiques de Rennes (Campus de Beaulieu - Bât. 10 Avenue du Général Leclerc 35042 Rennes Cedex - France)
- UR1 - Université de Rennes 1 (2 rue du Thabor - CS 46510 - 35065 Rennes cedex - France)
- UNIV-RENNES - Université de Rennes (France)
- INSA Rennes - Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (20, avenue des Buttes de Coësmes - CS 70839 - 35708 Rennes cedex 7 - France)
- Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6226 (France)
6
XLIM - XLIM (123 Avenue Albert THOMAS 87060 LIMOGES CEDEX - France)
- UNILIM - Université de Limoges : UMR7252 (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7252 (France)
Abstract : (001)-epitaxial thin films of pure and Mn-doped lead-free Na0.5Bi0.5TiO3 (NBT) were grown on (00l) LaAlO3 single crystals, by pulsed laser deposition. The determination of the microwave dielectric permittivity, from interdigitated capacitance values treated using the combination of two previously developed analytical models, constitutes the backbone of this work. In the 3-5 GHz frequency range, constant er values of similar to 485 and similar to 515 for the pure and Mn-doped layers, respectively, were extracted and found in good agreement with literature data for pure NBT bulk ceramics, thus underlining the relevance of the approach. These permittivity values were re-injected in a second step into an electromagnetic simulation of the equivalent electrical circuit. Smith charts revealed the good matching between experimental and simulated data, proving that the employed method appears meaningful. Mn doping seems to lead to a small permittivity increase and clearly to a moderate reduction of the dielectric losses in the 3-5 GHz interval. Finally, the variation of the capacitance versus temperature testifies to the ferroelectric nature of the samples.
Document type :
Journal articles
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https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-01438112
Contributor : Laurent Jonchère <>
Submitted on : Tuesday, January 17, 2017 - 2:49:47 PM
Last modification on : Tuesday, January 12, 2021 - 4:48:56 PM
Contributor : Laurent Jonchère <>
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Last modification on : Tuesday, January 12, 2021 - 4:48:56 PM
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Identifiers
- HAL Id : hal-01438112, version 1
- DOI : 10.1002/pssa.201600209
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UNIV-RENNES1 | ISCR | CNRS | UNILIM | IPAM | UR1-UFR-SPM | INC-CNRS | SPCTS | ISCR-CSM | XLIM | XLIM-RFEI | XLIM-SRF | IRCER | UNIV-RENNES | INSA-GROUPE | IRCER-AXE3 | SPCTS-AXE3 | INSA-RENNES
Citation
F. Jean, Laure Huitema, Areski Ghalem, Mohamad Rammal, Alexandre Boulle, et al.. Microwave dielectric properties of pure and Mn-doped lead-free Na0.5Bi0.5TiO3 epitaxial thin films grown on (001) LaAlO3 single crystals using pulsed laser deposition. physica status solidi (a), Wiley, 2016, 213 (12), pp.3221--3230. ⟨10.1002/pssa.201600209⟩. ⟨hal-01438112⟩
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