Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất điện môi và áp điện của hệ gốm PZT-PZN-PMnN+0,35% kl ZnO Nano

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số 1 (2014) 
11 
ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ THIÊU KẾT ĐẾN TÍNH CHẤT ĐIỆN MÔI 
VÀ ÁP ĐIỆN CỦA HỆ GỐM PZT-PZN-PMnN+0,35% kl ZnO NANÔ 
Phan Đình Giớ1*, Trần Thành Văn2, Lê Đại Vương3 
1
Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Huế 
2
Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Khoa học Huế 
3
 Khoa Công nghệ Hóa - MT, Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế 
*Email:pdg_55@yahoo.com 
TÓM TẮT 
Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất điện môi và áp điện của hệ gốm 
0,80Pb(Zr0,48 Ti0,52)O3 - 0,125Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 – 0,075Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 (PZT-PZN-
PMnN)+0,35% khối lượng (kl) ZnO nanô đã được nghiên cứu. Kết quả thực nghiệm cho 
thấy khi gia tăng nhiệt độ thiêu kết từ 900 đến 10500C, lúc đầu các tính chất điện môi và áp 
điện tăng sau đó giảm. Qua đó đã xác định được nhiệt độ thiêu kết tốt nhất của vật liệu 
gốm là 9500C. Tại nhiệt độ thiêu kết này các thông số đặc trưng cho tính chất điện của vật 
liệu là cao nhất. Cụ thể mật độ gốm là 7,86 g/cm3, hằng số điện môi đo tại nhiệt độ phòng 
và tại tần số 1kHz là 1363, tổn hao điện môi tan =0,004, hệ số liên kết điện cơ kp =0,6, hệ 
số phẩm chất cơ Qm = 1280. 
Từ khóa: Áp điện, điện môi, nanô. 
1. MỞ ĐẦU 
Vật liệu áp điện là một trong những vật liệu đã và đang được nhiều nhà khoa học quan 
tâm nghiên cứu không những về cơ bản mà còn trong các lĩnh vực ứng dụng như làm tụ gốm 
nhiều lớp, các bộ truyền động, biến thế áp điện, các biếu tử siêu âm, cảm biến  Trong những 
năm gần đây các hệ gốm đa thành phần kết hợp giữa PZT và các chất sắt điện relaxo (relaxor 
ferroelectric) thường được chú trọng nghiên cứu như hệ Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3, 
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3, Pb(Zr0,48Ti0,52)O3 - Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 (PZT - PZN), 
Pb(Zr0,48Ti0,52)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (PZT-PMN), Pb(Zr0,48Ti0,52)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 - 
Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 (PZT - PZN- PMnN),  [1-9]. Đây là loại vật liệu có các tính chất nổi bật 
như tổn hao điện môi tan nhỏ; hằng số điện môi  lớn; hệ số phẩm chất cơ Qm lớn, hệ số liên 
kết điện cơ kp lớn. Tuy nhiên nhiệt độ thiêu kết của các hệ gốm này là khá cao (trên 1.150
0
C), vì 
vậy trong quá trình thiêu kết chì (Pb) dễ dàng bay hơi làm suy giảm tính chất của gốm và ảnh 
hưởng đến môi trường. Do đó vấn đề đặt ra là cần phải hạ thấp nhiệt độ thiêu kết của các hệ 
gốm trên cơ sở PZT. 
Các tính chất sắt điện, áp điện của các vật liệu gốm thường bị ảnh hưởng nhiều bởi 
phương pháp chế tạo và các loại tạp chất được pha vào. Có thể cải thiện được tính chất và làm 
Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất điện môi và áp điện  
12 
giảm nhiệt độ thiêu kết của vật liệu gốm bằng cách sử dụng các bột phối liệu siêu mịn [18] hoặc 
pha các tạp chất vào mạng nền của vật liệu [19, 20 ]. Theo công trình [16], động học thiêu kết tỷ 
lệ nghịch với kích thước các hạt bột phối liệu do hiệu ứng năng lượng bề mặt cao của các hạt 
siêu mịn. Các chất phụ gia sẽ làm gia tăng mật độ gốm do sự tạo ra pha lỏng nhiệt độ thấp. Các 
công bố [10 - 15] cho thấy rằng việc chế tạo các gốm trên cơ sở PZT có pha các phụ gia là các 
ô-xít kim loại kích thước nanô như Al2O3, MgO, ZrO2, NiO, ZnO sẽ làm giảm nhiệt độ thiêu 
kết và cải thiện được tính chất của gốm. Vật liệu tinh thể nanô hạt siêu mịn có đặc tính khuếch 
tán cao, làm gia tăng độ hòa tan rắn do đó nó có thể cải thiện đáng kể các tính chất so với vật 
liệu đa tinh thể hạt to [18]. Trong số các chất phụ gia nêu trên, ZnO là một hợp chất bán dẫn II-
VI có các ưu điểm nổi bật như vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn (Eg 3,4 eV), có cấu trúc 
wurtzite ổn định với hằng số mạng a = 0.325 nm and c = 0.521 nm [21]. Do đó ZnO đã trở 
thành đối tượng hấp dẫn của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới và trong nước. Bên cạnh các 
nghiên cứu ứng dụng về linh kiện quang - điện tử, bán dẫn, thiết bị áp điện..., ZnO nanô còn 
được sử dụng làm chất phụ gia để hạ thấp nhiệt độ thiêu kết của gốm. Gần đây, Metthee 
Promsawat và các cộng sự [12] đã sử dụng ZnO nanô làm chất phụ gia nhằm giảm nhiệt độ 
thiêu kết và cải thiện các tính chất điện môi, sắt điện của hệ gốm 0,9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-
0,1PbTiO3. Năm 2003, C. W. Ahn [22] đã nghiên cứu hệ vật liệu 0,41Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 – 
0,36PbTiO3 – 0,23PbZrO3 pha tạp ZnO thiêu kết tại 950
o
C trong 1giờ. Kết quả cho thấy kích 
thước hạt của hệ vật liệu này gia tăng đáng kể và cấu trúc của vật liệu chuyển từ pha giả lập 
phương sang pha tứ giác và pha pyroclore gần như triệt tiêu hoàn toàn. 
Trong các công bố trước đây [5, 17], chúng tôi đã sử dụng Li2CO3 và CuO pha vào 
mạng nền của hệ gốm PZT-PZN-PMnN và hạ thấp được nhiệt độ thiêu kết của gốm từ 11500C 
xuống 9500C [5] và 8500C [17]. Tuy nhiên trong một số trường hợp các tính chất của gốm chưa 
được cải thiện so với vật liệu nền [17]. Trong bài báo này chúng tôi sử dụng 0,35% khối lượng 
(kl) bột ZnO có kích thước nano (20 nm) do chúng tôi chế tạo pha vào gốm PZT-PZN-PMnN và 
nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất điện mô ...  - gamma 90.000 - 
File: Vuong Hue mau MZ0,3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 
Li
n 
(C
ps
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=
4.
04
6
d=
4.
11
9
d=
2.
87
7
d=
2.
34
3
d=
2.
05
7
d=
2.
01
7
d=
1.
83
1
d=
1.
81
0
d=
1.
66
6
d=
1.
65
2
d=
1.
43
8
d=
1.
42
6
d=
1.
35
6
Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất điện môi và áp điện  
16 
Bảng 1. Mật độ gốm, hằng số điện môi, tổn hao tan, hệ số kp của mẫu M0-1150 [17] 
Mẫu M0-1150 D (g/cm3)  tan kp 
M01 7.85 1217 0.007 0.57 
M02 7.83 1108 0.007 0.56 
M03 7.81 1209 0.006 0.55 
M04 7.85 1168 0.007 0.55 
TB 7.83 1219 0.007 0.56 
Theo kết quả nghiên cứu trước đây của chúng tôi, gốm PZT-PZN-PMnN không pha tạp 
có giá trị mật độ gốm trung bình là 7,83 g/cm3 khi thiêu kết ở nhiệt độ 11500C (bảng 3.1) [17]. 
Điều đó cho thấy ZnO nanô hoàn toàn có khả năng làm giảm nhiệt độ thiêu kết và gia tăng mật 
độ gốm khi pha vào mạng nền PZT-PZN-PMnN. Theo các tác giả trong công trình [12,13, 23], 
ZnO khi pha vào các hệ gốm trên cơ sở PZT sẽ đóng vai trò tác nhân thúc đẩy sự thiêu kết. 
Trong trường hợp bột ZnO có kích thước micrô, sự hạ thấp nhiệt độ thiêu kết có khả năng liên 
quan đến pha lỏng được tạo ra do sự kết hợp giữa Nb2O5–MnO–ZnO làm thúc đẩy qúa trình 
thiêu kết [23, 24, 26]. Trong trường hợp bột ZnO nanô, cơ chế hạ thấp nhiệt độ thiêu kết có khả 
năng liên quan đến hiệu ứng kích thước hạt do năng lượng bề mặt cao của các hạt siêu mịn [16, 
18, 25]. Mật độ gốm đạt giá trị lớn nhất tại nhiệt độ thiêu kết 9500C có khả năng do đây là nhiệt 
độ thích hợp cho sự dịch chuyển của các ion Zn2+ vào vị trí B của khối bát diện BO6 làm tạo ra 
các vacanxy ô-xy giúp cho sự khuếch tán mạng xảy ra nhanh hơn dẫn đến gia tăng mật độ gốm 
và kích thước hạt [13]. 
Hình 6. Ảnh vi cấu trúc của mẫu gốm PZT-PZN-PMnN (a) có pha 0,35% kl ZnO nanô, 
|thiêu kết ở 9500C và (b) không pha tạp, thiêu kết ở 11500C 
Trên hình 6 là ảnh vi cấu trúc của mẫu gốm PZT-PZN-PMnN+0,35% kl ZnO thiêu kết 
ở 9500C (h. 3.3a) và PZT-PZN-PMnN không pha tạp thiêu kết ở 11500C (h. 3.3b). Như đã thấy, 
vi cấu trúc của mẫu có pha ZnO mặc dù thiêu kết ở nhiệt độ khá thấp so với mẫu không pha tạp, 
nhưng các hạt gốm vẫn xếp chặt và có kích thước trung bình (1,89 µm) lớn hơn so với mẫu 
không pha tạp (1,52 µm). Kích thước hạt tăng là do tại nhiệt độ thiêu kết thích hợp 9500C, ZnO 
đã làm tăng cường sự vận chuyển khối lượng dẫn đến hạt phát triển lớn hơn. Tại nhiệt độ thiêu 
kết cao hơn sẽ có sự tạo ra pha thủy tinh tại biên hạt làm giảm mật độ gốm và kích thước hạt 
[12, 13]. 
(b) 
(a) 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số 1 (2014) 
17 
3.3. Sự phụ thuộc các tính chất điện môi, áp điện vào nhiệt độ thiêu kết 
Hình 7 biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số điện môi  và tổn hao điện môi tan của gốm 
PZT-PZN-PMnN + 0,35% kl ZnO theo các nhiệt độ thiêu kết 900oC; 950oC; 1000oC và 1050oC 
được đo tại tần số 1 kHz. Kết quả cho thấy khi nhiệt độ thiêu kết tăng, hằng số điện môi gia 
tăng, đạt giá trị cực đại (1.363) tại nhiệt độ thiêu kết 950oC, sau đó giảm khi nhiệt độ thiêu kết 
tiếp tục tăng. Trong khi đó tổn hao điện môi giảm và đạt giá trị nhỏ nhất (0,004) tại nhiệt độ 
950
o
C. 
850 900 950 1000 1050 1100
0.005
0.010
0.015
0.020
NhiÖt ®é thiªu kÕt (
0
C)
T
æ
n
 h
ao
 ®
iÖ
n
 m
«
i 
ta
n

0
300
600
900
1200
1500
H
»n
g
 s
è
 ®
iÖ
n
 m
«
i 

0 50 100 150 200 250 300 350
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
NhiÖt ®é T (
0
C)
H
»n
g
 s
è
 ®
iÖ
n
 m
«
i 

0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
T
æ
n
 h
ao
 ®
iÖ
n
 m
«
i 
ta
n

Hình 7. Sự phụ thuộc của hằng số điện môi và 
tổn hao điện môi theo nhiệt độ thiêu kết của mẫu 
PZT-PZN-PMnN + 0,35% kl ZnO nanô 
Hình 8. Sự phụ thuộc của hằng số điện môi và tổn 
hao điện môi theo nhiệt độ đo tại tần số 1kHz của 
mẫu PZT-PZN-PMnN+0,35% kl ZnO nanô 
Hình 8 là sự phụ thuộc của hằng số điện môi  và tổn hao điện môi tan theo nhiệt độ 
của mẫu gốm đo tại tần số 1 kHz. Như đã thấy, tương ứng với nhiệt độ tăng, hằng số điện môi 
tăng, đạt giá trị cực đại  max (13.400) tại nhiệt độ 261
0
C (nhiệt độ Curie của mẫu), sau đó giảm. 
Sự thay đổi theo nhiệt độ của tổn hao điện môi xảy ra tương tự. Phổ hằng số điện môi (T) 
không có đỉnh cực đại sắc nét như ở các vật liệu sắt điện bình thường mà mở rộng theo kiểu đặc 
trưng chuyển pha nhòe của vật liệu sắt điện relaxo. 
Để khảo sát tính chất áp điện của vật liệu, phổ dao động cộng hưởng của các mẫu thiêu 
kết ở các nhiệt độ khác nhau 900oC; 950oC; 1000oC và 1050oC đã được đo. Hình 9 là phổ dao 
động cộng hưởng radian của mẫu gốm PZT-PZN-PMnN + 0,35% kl ZnO thiêu kết ở 9500C. Từ 
các phổ dao động, các tần số cộng hưởng fS và phản cộng hưởng fp, giá trị cực tiểu của tổng trở 
Zmin và các số thông số liên quan khác đã được xác định, trên cơ sở đó sự phụ thuộc của hệ số 
phẩm chất cơ học Qm và hệ số liên kết điện cơ kp của gốm theo nhiệt độ thiêu kết đã được xác 
định như ở hình 10. Khi nhiệt độ thiêu kết gia tăng từ 900 – 1.050oC, hệ số phẩm chất Qm gia 
tăng, đạt cực đại (1.280) tại nhiệt độ thiêu kết 9500C, sau đó giảm. Sự phụ thuộc của hệ số liên 
kết điện cơ kp vào nhiệt độ thiêu kết xảy ra tương tự như của hệ số phẩm chất Qm. Tại nhiệt độ 
thiêu kết 9500C, hệ số liên kết điện cơ kp = 0,60. 
Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất điện môi và áp điện  
18 
200 210 220 230 240 250 260
0
100000
200000
300000
400000
T
æ
n
g
 t
rë
 Z
(
)
TÇn sè f (kHz)
850 900 950 1000 1050 1100
400
800
1200
1600
0.40
0.44
0.48
0.52
0.56
0.60
H
ãû 
sä
ú p
há
øm
 c
há
út c
å 
Q
m
Q
m
H
ãû 
sä
ú li
ãn
 k
ãút
 â
iã
ûn 
cå
 k
p 
NhiÖt ®é thiªu kÕt (
0
C)
k
p
Hình 9. Phổ dao động cộng hưởng radian của 
mẫu PZT-PZN-PMnN+0,35% kl ZnO thiêu kết 
ở 9500C 
Hình 10. Sự phụ thuộc của hệ số phẩm chất cơ Qm và 
hệ số liên kết điện cơ kp theo nhiệt độ thiêu kết của mẫu 
gốm PZT-PZN-PMnN + 0,35% kl ZnO 
So sánh các số liệu thực nghiệm của các thông số đặc trưng cho tính chất điện môi, áp 
điện giữa hai mẫu gốm PZT-PZN-PMnN + 0,35% kl ZnO thiêu kết ở 9500C và PZT-PZN-
PMnN không pha tạp thiêu kết ở 1.1500C (bảng 1) cho thấy rằng ZnO kích thước nanô không 
chỉ đóng vai trò tác nhân làm giảm nhiệt độ thiêu kết mà còn cải thiện đáng kể các tính chất của 
gốm nền PZT-PZN-PMnN. Kết quả này phù hợp với các công trình đã công bố [12, 13, 22]. Sự 
tăng cường các tính chất điện môi áp điện chủ yếu được gây ra do sự gia tăng mật độ gốm và 
kích thước hạt tại nhiệt độ thiêu kết 9500C [27]. 
4. KẾT LUẬN 
Các kết quả nghiên cứu đạt được như sau: 
- Đã chế tạo thành công bột ZnO có kích thước nanô (20 µm) và gốm PZT-PZN-PMnN 
+ 0,35% kl ZnO thiêu kết ở các nhiệt độ khác nhau 900oC; 950oC; 1.000oC và 1.050oC. 
- Đã xác định được nhiệt độ thiêu kết ứng với các tính chất tốt nhất của gốm là 9500C. 
Tại nhiệt độ thiêu kết này các thông số đặc trưng cho tính chất của vật liệu đạt được như sau: 
mật độ gốm là 7,86 g/cm3, hằng số điện môi đo tại nhiệt độ phòng và tại tần số 1 kHz là 1363, 
tổn hao điện môi tan = 0,004, hệ số liên kết điện cơ kp = 0,6, hệ số phẩm chất cơ Qm = 1.280. 
Các thông số này lớn hơn so với các thông số của mẫu gốm PZT-PZN-PMnN không pha tạp 
thiêu kết ở 1.1500C. 
- Sự gia tăng các tính chất điện môi, áp điện chủ yếu được gây ra do sự gia tăng mật độ 
gốm và kích thước hạt tại nhiệt độ thiêu kết 9500C 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số 1 (2014) 
19 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Berlincourt, D. (1981). Piezoelectric ceramics: Characteristics and applications. J. coust. Soc. Am., 
6, 70-77. 
[2]. Luff, D.; Lane, R.; Brown, K. R. & Marshallsay, H. J (1974). Ferroelectric ceramics with high 
pyroelectric properties. J. Br. Ceramic Soc., 73, 251-64. 
[3]. Zhu, X.H.; Xu, J. & Meng, Z. Y. (1997). Dielectric and piezoelectric properties of Pb(Ni1/3Nb2/3) 
O3 -PbTiO3-PbZrO3 ceramics modified with bismuth and zinc substitutions. J. Mater. Sci., 32, 
4275-281. 
[4]. Alberta, E.; Bhalla, A. S. & Takenaka, T. (1996). The piezoelectric, elastic and dielectric constants 
for ceramics in the solid solution (x)[PbZrO3]-(1-x-z) Pb (Zn1/3Nb2/3)O3- (z) PbTiO3. 
Ferroelectrics, 188, 109-112 
[5]. Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio (2013). Effect of Li2CO3 addition on the sintering behavior and 
physical properties of PZT-PZN-PMnN ceramics, International Journal of Materials Science and 
Applications, Vol. 2(3): 89-93. 
[6]. Le Dai Vuong, Phan Dinh Gio, Nguyen Thi Kieu Lien (2013). Physical properties of PZT-PZN-
PMnN ceramics were fabricated by B-site oxide mixing technique, Journal of science, Hue 
University, Vol. 84, No. 6, pp: 93-99. 
[7]. Muanghlua R., Niemchareon S., Vittayakorn W. C. and Vittayakorn N. (2008). Effects of Zr/Ti 
Ratio on the Structure and Ferroelectric Properties in PZT-PZN-PMnN Ceramics Near the 
Morphotropic Phase Boundary, Advanced Materials Research, Vols. 55-57, pp. 125-128. 
[8]. F. Gao., L. Cheng, Hong R., J. Liu, C. Wang and C. Tian (2009). Crystal structure and piezoelectric 
properties of xPb(Mn1/3Nb2/3)O3–(0.2 − x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–0.8Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 ceramic, 
Ceramics International 35, 1719–1723. 
[9]. Yoo J., Lee I., Paik D. S., Park Y. W. (2009). Piezoelectric and dielectric properties of low 
temperature sintering Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 – Pb(Zr0.48Ti0.52)O3 ceramics 
with variation of sintering time, J. Electroceram 23, 519–523. 
[10]. P. H. Xiang, X. L. Dong, C. D. Feng, N. Zhong, J. K. Guo (2004). Sintering behavior, mechanical 
and electrical properties of lead zirconate titanate/NiO composites from coated powders, Ceramics 
International 30, 765–772. 
[11]. K. Tajima, H. Hwang, M. Sando, K. Niihara (1999). PZT nanocomposites reinforced by small 
amount of oxide, Journal of the European Ceramic Society 19, 1179–1182. 
[12]. Methee Promsawat, Anucha Watcharapasorn, Sukanda Jiansirisomboon (2012). Effect of ZnO 
nano-particulate modification on properties of PZT–BLT ceramics, Ceramics International 38S, 
S215–S218. 
[13]. Methee Promsawat, Anucha Watcharapasorn and Sukanda Jiansirisomboon (2012). Effects of ZnO 
nanoparticulate addition on the properties of PMNT ceramics, Nanoscale Research Letters 2012, 7:65 
Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất điện môi và áp điện  
20 
[14]. Nuno Neves, Raquel Barros, Elsa Antunes, Isabel Ferreira, Joao Calado, Elvira Fortunato, and 
Rodrigo Martins (2011). Sintering Behavior of Nano- and Micro-Sized ZnO Powder Targets for rf 
Magnetron Sputtering Applications, J. Am. Ceram. Soc., 1–7. 
[15]. Yao-Chuan Lee, Chen-Ting Lien, Chun-Wan Chen, Sheng-Hsiu Huang, Chih-Chieh Chen, Pei-
Chen Kuo, Jin-Yuan Syu,2 Yuan-Yi Chang, Yi-Mim Huang and Wen-Yinn Lin (2010). Generation 
and characterization of sintered ZnO nanoparticles, Sustain. Environ. Res., 20(6), 397-402 
[16]. Song Wei Lu, Michael Z. Hu, Yury Gogotsi (2004). Proceeding of the 106th Annual Meeting of the 
American ceramic society, Indianapolis, Indiana, USA, Ceramic Transactions, vol. 159, p. 47-53 
[17]. Phan Đình Giớ, Lê Đại Vương, Hồ Thị Thanh Hoa (2014). Ảnh hưởng của CuO đến nhiệt độ thiêu 
kết của hệ gốm PZT-PZN-PMnN. Tạp chí Khoa học và Công nghệ (1A), 82-89. 
[18]. P. Pramanik, R. N. Das (2001). Structure property relations of chemically synthesized 
nanocrystalline PZT powders, Materials science and Engineering A, 304-306, 775-779. 
[19]. D. E. Wittmer and R. C. Buchanan (1981). Low temperature dansification of Lead Ziconate-
Titanate with Vanadium pentoxide additive, Journal of the American ceramic society, 64 (8),485-490. 
[20]. C. Galassi, E. Roncari, C. Capiani and F. Cracium (1999). Processing and characterization of high 
Qm ferroelectric ceramics, Journal of the European ceramic society, 19,1237-1241. 
[21]. Zhiyong Fan and Jia G. Lu (2005). Zinc Oxide Nanostructures: Synthesis and Properties, J. 
Nanosci. Nanotechnol.; 5(10):1561-73. 
[22]. Ahn C-W, Noh S-Y, Nahm S, Ryu J, Uchino K, YooN S-J and Song J-S. (2003). Low temperature 
sintering and piezoelectric properties of ZnO-aidded 0. 41Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 – 0. 36PbTiO3 – 0. 
23PbZrO3 ceramic, J. Appl. Phys. Vol., pp. 5676-5680. 
[23]. In-Young Kanga, In-Tae Seo, Yu-Joung Cha, Jae-Hong Choi, Sahn Nahma, Tae-Hyun Sung, 
Jong-Hoo Paik (2012). Low temperature sintering of ZnO and MnO2-added (Na0.5K0.5)NbO3 
ceramics, Journal of the European Ceramic Society 32, 2381–2387. 
[24]. Matjaz Valant, Danilo Suvorov, Robert C. Pullar b, Kumaravinothan Sarma b, Neil McN Alford 
(2006). A mechanism for low-temperature sintering, Journal of the European Ceramic Society 26, 
2777–2783. 
[25]. W. D. Kingery, H. K. Bowen and D. R. Uhlmann (1976). In introduction to ceramics, second Ed., 
John Wiley & Sons, 469-477. 
[26]. Jianzhou Du, Jinhao Qiu, Kongjun Zhu, Hongli Ji (2013). Microstructure, temperature stability 
and electrical properties of ZnO-modified Pb(Ni1/3Nb2/3)O3–Pb(Fe1/2Nb1/2)O3–
Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 piezoelectric ceramics, Ceramics International 39, 9385–9390 
[27]. Sakri Adel, Boutarfaia Ahmed (2013). Microstructure and Dielectric Properties of PZS-PLZT 
Ceramics System, Materials Sciences and Applications, 4, 478-482. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số 1 (2014) 
21 
EFFECT OF SINTERING TEMPERATURE ON DIELECTRIC AND 
PIEZOELECTRIC PROPERTIES OF PZT-PZN-PMnN+0.3 wt.% ZnO 
NANOPARTICLES PIEZOCERAMICS 
Phan Dinh Gio
1*
, Tran Thanh Van
2
, Le Dai Vuong
3
1
Department of Physics, Hue University of Sciences 
2
Department of Electronics - Telecommunications, Hue University of Sciences 
3
Department of Chemical and Environmental Engineering, Hue Industry College 
*Email:pdg_55@yahoo.com 
ABTRACT 
The effect of sintering temperature on dielectric and piezoelectric properties of 
0.8Pb(Zr0.48Ti0.52)]O3–0.125Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–0.075Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 (PZT-PZN-PMnN) 
+0.35 wt.% ZnO nanoparticles ceramics were investigated. Experimental results showed 
that when the sintering temperature increases from 900 to 1050
0
C, at first the dielectric 
and piezoelectric properties increased and then decrease . Thereby we have determined the 
best sintering temperature of the ceramic material at 950
0
C. At this sintering temperature, 
the parameters characterizing as the electrical properties of the material are highest. The 
density is 7.86 g/cm
3
, the dielectric constant measured at room temperature and at 
frequency of 1 kHz was 1363, the dielectric loss (tan) was 0.004, the electromechanical 
coupling factor kp was 0.60, and the mechanical quality factor Qm = 1280. 
Keywords: Dielectric, Nano, Piezoelectric.