journal article·2025-05-01

Cold Sintered ABO3-Type Materials: Crystal Structure Design and Dielectric Anomalies

Subramani Supriya

Publisher page

Abstract

The functional ABO3 structured materials can be processed by high-temperature sintering methods like conventional solid state, pressure-assisted and liquid phase sintering. It is necessary to adapt energy efficient sintering methods for the improvement of densification and crystalline properties of electroceramics. Among these, a low-temperature pressure-assisted cold sintering method is one of the wise approaches for the fabrication of perovskite-based, ABO3 type oxide materials. This article aims to explore an in-depth analysis of cold sintering approaches among several ABO3 structured materials. The cold sintering techniques of various recently emerging perovskites are summarized. The parameters influencing the cold sintering process, low-temperature densification mechanisms, and crystal structure designs were detailed. A comprehensive discussion on the dielectric consolidation principles of few functional perovskites was performed. The advantages & disadvantages of conventional and cold sintering methods were deliberated. It is speculated that energy efficient cold sintering ABO3 materials will play a vital role in future electronic industries.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Microwave Dielectric Ceramics Synthesis · Advanced ceramic materials synthesis · Ferroelectric and Piezoelectric Materials

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

References (100+)

Show source-provided references
1. Cheng · CrystEngComm. · 2010 · 12 · 264610.1039/c001929a ↗
2. Szuromi · Science (80-. ). · 2017 · 358 · 73210.1126/science.358.6364.732 ↗
3. Schaak · Chem. Mater. · 2000 · 12 · 342710.1021/cm000495r ↗
4. Tsunoda · Chem. Mater. · 2003 · 15 · 63210.1021/cm0200893 ↗
5. Tan · ACS Nano. · 2014 · 8 · 473010.1021/nn500526t ↗
6. Khajonrit · J. Magn. Magn. Mater. · 2018 · 449 · 42310.1016/j.jmmm.2017.10.092 ↗
7. Behara · Ceram. Int. · 2021 · 47 · 1287010.1016/j.ceramint.2021.01.149 ↗
8. Zhang · J. Alloys Compd. · 2022 · 89610.1016/j.jallcom.2021.163139 ↗
9. Keeble · Adv. Funct. Mater. · 2013 · 23 · 18510.1002/adfm.201201564 ↗
10. Supriya · J. Phys. Chem. Solids · 2013 · 74 · 7010.1016/j.jpcs.2012.08.001 ↗
11. Tsuji · J. Eur. Ceram. Soc. · 2020 · 40 · 128010.1016/j.jeurceramsoc.2019.12.022 ↗
12. Suzuki · J. Am. Ceram. Soc. · 2000 · 83 · 209110.1111/j.1151-2916.2000.tb01519.x ↗
13. Wang · Acta Mater. · 2020 · 195 · 48210.1016/j.actamat.2020.05.053 ↗
14. Kreisel · J. Phys. Condens. Matter · 2000 · 12 · 326710.1088/0953-8984/12/14/305 ↗
15. Tai · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2024 · 16 · 6499510.1021/acsami.4c12761 ↗
16. Bouville · Nat. Commun. · 2017 · 810.1038/ncomms14655 ↗
17. Gilroy · Chem. Rev. · 2016 · 11610.1021/acs.chemrev.6b00211 ↗
18. Muralt · MRS Bull. · 2009 · 34 · 65810.1557/mrs2009.177 ↗
19. Kawamura · J. Phys. Soc. Japan. · 2002 · 71 · 169410.1143/JPSJ.71.1694 ↗
20. Supriya · Open Ceram. · 2024 · 1810.1016/j.oceram.2024.100608 ↗
21. Supriya · Open Ceram. · 2024 · 1810.1016/j.oceram.2024.100608 ↗
22. Yao · J. Rare Earths · 2016 · 34 · 39610.1016/S1002-0721(16)60039-X ↗
23. Cheng · Phys. B Condens. Matter. · 2015 · 466–467 · 110.1016/j.physb.2015.03.011 ↗
24. Shi · Prog. Nat. Sci. Mater. Int. · 2012 · 22 · 59210.1016/j.pnsc.2012.12.002 ↗
25. Féger · J. Eur. Ceram. Soc. · 2023 · 43 · 746310.1016/j.jeurceramsoc.2023.07.060 ↗
26. Mohanan · Ceram. Int. · 2023 · 49 · 3660010.1016/j.ceramint.2023.08.343 ↗
27. Madhuri · ACS Appl. Electron. Mater. · 2023 · 5 · 317210.1021/acsaelm.3c00250 ↗
28. Rajan · ACS Appl. Electron. Mater. · 2021 · 3 · 229710.1021/acsaelm.1c00196 ↗
29. Grasso · Adv. Appl. Ceram. · 2020 · 119 · 11510.1080/17436753.2019.1706825 ↗
30. Duran · J. Ceram. Soc. Japan. · 2008 · 116 · 117510.2109/jcersj2.116.1175 ↗
31. Ibn-Mohammed · J. Eur. Ceram. Soc. · 2019 · 39 · 521310.1016/j.jeurceramsoc.2019.08.011 ↗
32. S. N · J. Eur. Ceram. Soc. · 2020 · 40 · 37110.1016/j.jeurceramsoc.2019.09.012 ↗
33. Guo · Annu. Rev. Mater. Res. · 2019 · 49 · 27510.1146/annurev-matsci-070218-010041 ↗
34. Vakifahmetoglu · Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. · 2020 · 2410.1016/j.cossms.2020.100807 ↗
35. Supriya · J. Rare Earths · 2024 · 42 · 200310.1016/j.jre.2023.10.009 ↗
36. Supriya · ECS J. Solid State Sci. Technol. · 2024 · 13 · 1301210.1149/2162-8777/ad1f8e ↗
37. Liu · J. Power Sources · 2018 · 393 · 19310.1016/j.jpowsour.2018.05.015 ↗
38. Ndayishimiye · J. Eur. Ceram. Soc. · 2020 · 40 · 131210.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.049 ↗
39. Gonzalez-Julian · Acta Mater. · 2018 · 144 · 11610.1016/j.actamat.2017.10.055 ↗
40. Guo · J. Am. Ceram. Soc. · 2016 · 99 · 348910.1111/jace.14554 ↗
41. Guo · ACS Nano. · 2016 · 10 · 1060610.1021/acsnano.6b03800 ↗
42. Guo · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2016 · 8 · 3417010.1021/acsami.6b12137 ↗
43. Kang · RSC Adv. · 2020 · 10 · 3087010.1039/D0RA03849K ↗
44. Ma · J. Eur. Ceram. Soc. · 2019 · 39 · 98610.1016/j.jeurceramsoc.2018.11.044 ↗
45. Huang · Ceram. Int. · 2019 · 45 · 675310.1016/j.ceramint.2018.12.166 ↗
46. Wang · APL Mater. · 2018 · 6 · 1610110.1063/1.5004420 ↗
47. Wang · Appl. Mater. Today. · 2020 · 1810.1016/j.apmt.2019.100519 ↗
48. Nakagawa · J. Eur. Ceram. Soc. · 2023 · 43 · 401510.1016/j.jeurceramsoc.2023.02.057 ↗
49. Boston · RSC Adv. · 2018 · 8 · 2037210.1039/C8RA03072C ↗
50. Podonak · J. Eur. Ceram. Soc. · 2024 · 44 · 26110.1016/j.jeurceramsoc.2023.08.038 ↗
51. Tang · J. Alloys Compd. · 2021 · 87710.1016/j.jallcom.2021.160284 ↗
52. Shen · J. Eur. Ceram. Soc. · 2023 · 43 · 39210.1016/j.jeurceramsoc.2022.10.016 ↗
53. Radhakrishnan · Coord. Chem. Rev. · 2024 · 50210.1016/j.ccr.2023.215621 ↗
54. Dai · Open Ceram. · 2022 · 1210.1016/j.oceram.2022.100304 ↗
55. Galotta · J. Eur. Ceram. Soc. · 2021 · 41 · 110.1016/j.jeurceramsoc.2021.09.024 ↗
56. Guo · J. Am. Ceram. Soc. · 2017 · 100 · 66910.1111/jace.14603 ↗
57. Supriya · Coord. Chem. Rev. · 2023 · 49310.1016/j.ccr.2023.215319 ↗
58. Supriya · J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. · 2023 · 33 · 301310.1007/s10904-023-02765-y ↗
59. Medri · J. Eur. Ceram. Soc. · 2019 · 39 · 245310.1016/j.jeurceramsoc.2019.02.047 ↗
60. Supriya · Int. J. ChemTech Res. · 2011 · 3 · 126
61. Supriya · Int. J. ChemTech Res. · 2011 · 3 · 1326
62. Bhardwaj · Biotechnol. Adv. · 2010 · 28 · 32510.1016/j.biotechadv.2010.01.004 ↗
63. Supriya · J. Struct. Chem. · 2017 · 58 · 166810.1134/S0022476617080261 ↗
64. Supriya · Mater. Lett. · 2014 · 128 · 11410.1016/j.matlet.2014.04.139 ↗
65. Hayashi · Materials (Basel). · 2010 · 3 · 379410.3390/ma3073794 ↗
66. Seo · Ceram. Int. · 2017 · 43 · 1537010.1016/j.ceramint.2017.08.077 ↗
67. Chemical solution deposition (CSD)
68. Valdés-Ibarra · Int. J. Hydrogen Energy · 2019 · 44 · 1251510.1016/j.ijhydene.2018.09.216 ↗
69. Supriya · Int. J. ChemTech Res. · 2011 · 3 · 1373
70. Supriya · Int. J. ChemTech Res. · 2011 · 3 · 1332
71. Biesuz · Adv. Appl. Ceram. · 2020 · 119 · 7510.1080/17436753.2019.1692173 ↗
72. Ndayishimiye · J. Am. Ceram. Soc. · 2020 · 103 · 303910.1111/jace.17009 ↗
73. Zhao · Adv. Eng. Mater. · 2018 · 2010.1002/adem.201700902 ↗
74. Giridharan · Thin Solid Films · 2008 · 516 · 524410.1016/j.tsf.2007.07.018 ↗
75. Charoonsuk · Ceram. Int. · 2018 · 44 · S5410.1016/j.ceramint.2018.08.253 ↗
76. Berbano · J. Am. Ceram. Soc. · 2017 · 100 · 212310.1111/jace.14727 ↗
77. Suleiman · Front. Chem. Sci. Eng. · 2019 · 13 · 72710.1007/s11705-019-1823-2 ↗
78. Yang · Mater. Today Phys. · 2023 · 3610.1016/j.mtphys.2023.101143 ↗
79. Supriya · FlatChem. · 2021 · 2910.1016/j.flatc.2021.100280 ↗
80. Supriya · J. Cryst. Growth · 2022 · 57710.1016/j.jcrysgro.2021.126404 ↗
81. Ma · Ceram. Int. · 2018 · 44 · 443610.1016/j.ceramint.2017.12.044 ↗
82. Supriya · J. Solid State Chem. · 2022 · 30810.1016/j.jssc.2022.122940 ↗
83. Santha · Mater. Chem. Phys. · 2020 · 25510.1016/j.matchemphys.2020.123636 ↗
84. Singh · J. Alloys Compd. · 2020 · 81610.1016/j.jallcom.2019.152679 ↗
85. Gwóźdź · Ceram. Int. · 2023 · 49 · 1633210.1016/j.ceramint.2023.01.235 ↗
86. Shi · Nano Energy. · 2020 · 7810.1016/j.nanoen.2020.105195 ↗
87. Cho · J. Cryst. Growth · 2024 · 62610.1016/j.jcrysgro.2023.127485 ↗
88. Chan · J. Electrochem. Soc. · 1981 · 128 · 176210.1149/1.2127727 ↗
89. Pai · Reports Prog. Phys. · 2018 · 81 · 3650310.1088/1361-6633/aa892d ↗
90. Kawasaki · Science (80-. ). · 1994 · 266 · 154010.1126/science.266.5190.1540 ↗
91. Padilla · Surf. Sci. · 1998 · 418 · 6410.1016/S0039-6028(98)00670-0 ↗
92. Haeni · Nature · 2004 · 430 · 75810.1038/nature02773 ↗
93. Sha · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 16210.1038/s41467-023-35877-7 ↗
94. Zhang · J. Mater. Sci. · 2016 · 51 · 114210.1007/s10853-015-9445-7 ↗
95. Supriya · Mater. Chem. Phys. · 2022 · 28710.1016/j.matchemphys.2022.126233 ↗
96. Karacasulu · Ceram. Int. · 2020 · 46 · 1667010.1016/j.ceramint.2020.03.240 ↗
97. Zubairi · Mater. Sci. Eng. B · 2023 · 29610.1016/j.mseb.2023.116632 ↗
98. Gaukås · ACS Appl. Bio Mater. · 2020 · 3 · 871410.1021/acsabm.0c01111 ↗
99. Pop-Ghe · Sci. Rep. · 2019 · 910.1038/s41598-019-56389-9 ↗
100. Lan · J. Am. Ceram. Soc. · 2023 · 106 · 682610.1111/jace.19316 ↗