journal article·2023-09Open access

Impact of AC and DC Electric Fields on the Microstructure Evolution in Strontium Titanate

Jan-Helmut Preusker, Michael Johannes Hoffmann, Wolfgang Rheinheimer

Advanced Engineering Materials· Volume 25· Issue 18

Abstract

Herein, the impact of AC and DC electric fields on microstructure evolution in strontium titanate is investigated. The focus is on nonthermal effects by using current‐blocking electrodes. The seeded polycrystal technique allows investigating the impact of a DC electric field on grain growth for different grain‐boundary orientations and the impact of the surrounding atmosphere. As in previous studies, faster grain growth is observed at the negative electrode. This effect is stronger for the (100) orientation and in reducing atmosphere. In AC electric field at 1450 °C, a low‐enough frequency results in faster grain growth at both electrodes. These findings agree well with previous studies, where an electromigration of oxygen vacancies is found to cause a local reduction at the negative electrode, resulting in less space charge, less cationic segregation, and a higher grain‐boundary mobility. At 1500 °C, AC electric fields are found to cause a complete grain growth stagnation at very small grain sizes. This behavior is unexpected; the physical reasons are not clear. Herein, a brief study of sintering in DC electric field reveals slightly faster sintering if a field is applied.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Ferroelectric and Piezoelectric Materials · Electronic and Structural Properties of Oxides · Dielectric properties of ceramics

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Karlsruhe Institute of Technology (KIT) Institute of Applied Materials – Ceramic Materials and Technologies (IAM–KWT) Haid-und-Neu-Str. 7 76131 Karlsruhe Germany

Forschungszentrum Jülich Institute of Energy and Climate Research – Materials Synthesis and Processing (IEK-1) 52428 Jülich Germany

Funding

Deutsche Forschungsgemeinschaft

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