लेड जिरकोनेट टाइटेनेट

लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट, जिसे लेड ज़िरकोनियम टाइटेनेट भी कहा जाता है और आमतौर पर इसे PZT के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, रासायनिक सूत्र के साथ एक अकार्बनिक यौगिक है। Pb[Zr_{x}Ti_{1−x}]O3 (0 ≤ x ≤ 1). यह एक सिरेमिक पेरोव्स्काइट (संरचना) सामग्री है जो एक चिह्नित पीज़ोइलेक्ट्रिसिटी दिखाती है, जिसका अर्थ है कि विद्युत क्षेत्र लागू होने पर यौगिक आकार बदलता है। इसका उपयोग कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों जैसे अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर और क्रिस्टल थरथरानवाला में किया जाता है। यह सफ़ेद से मटमैला ठोस होता है।

लेड जिरकोनियम टाइटेनेट को पहली बार 1952 के आसपास टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में विकसित किया गया था। बेरियम टाइटेनेट की तुलना में, जो पहले खोजी गई धातु-ऑक्साइड-आधारित पीजोइलेक्ट्रिसिटी सामग्री है, लेड जिरकोनियम टाइटेनेट अधिक संवेदनशीलता प्रदर्शित करता है और इसका ऑपरेटिंग तापमान अधिक होता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को उनकी भौतिक शक्ति, रासायनिक जड़ता और उनकी अपेक्षाकृत कम विनिर्माण लागत के कारण अनुप्रयोगों के लिए चुना जाता है। पीजेडटी सिरेमिक सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक है क्योंकि इसमें अन्य पीजोसेरेमिक की तुलना में अधिक संवेदनशीलता और उच्च ऑपरेटिंग तापमान होता है। हाल ही में, कई देशों में वाणिज्यिक उत्पादों में सीसा मिश्र धातुओं और यौगिकों के उपयोग को प्रतिबंधित करने वाले कानूनों के कारण पीजेडटी के विकल्प खोजने की दिशा में बड़ा जोर दिया गया है।

इलेक्ट्रोसिरेमिक गुण
पीज़ोइलेक्ट्रिक होने के कारण, लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट संपीड़ित होने पर अपने दो चेहरों पर वोल्टेज (या संभावित अंतर) विकसित करता है (सेंसर अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी), और बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर भौतिक रूप से आकार बदलता है (एक्चुएटर अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी)। लेड जिरकोनेट टाइटेनेट की सापेक्ष पारगम्यता अभिविन्यास और डोपिंग के आधार पर 300 से 20000 तक हो सकती है।

आतिशबाज़ी होने के कारण, यह सामग्री बदलती तापमान स्थितियों के तहत अपने दो चेहरों पर वोल्टेज अंतर विकसित करती है; परिणामस्वरूप, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का उपयोग हीट सेंसर के रूप में किया जा सकता है। लेड जिरकोनेट टाइटेनेट भी फेरोइलेक्ट्रिसिटी है, जिसका अर्थ है कि इसमें एक सहज ध्रुवीकरण घनत्व (इलेक्ट्रिक द्विध्रुवीय क्षण) है जिसे विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में उलटा किया जा सकता है।

सामग्री में x = 0.52 के निकट मॉर्फोट्रोपिक चरण सीमा (एमपीबी) पर एक अत्यंत बड़ी सापेक्ष पारगम्यता है। कुछ सूत्र कम से कम तब तक ओम के नियम हैं $250 kV$ ($25 MV$), जिसके बाद हिमस्खलन टूटने तक पहुंचने से पहले क्षेत्र की ताकत के साथ धारा तेजी से बढ़ती है; लेकिन लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट समय-निर्भर ढांकता हुआ टूटने को प्रदर्शित करता है - वोल्टेज और तापमान के आधार पर मिनटों या घंटों के बाद निरंतर-वोल्टेज तनाव के तहत ब्रेकडाउन हो सकता है, इसलिए इसकी ढांकता हुआ ताकत उस समय के पैमाने पर निर्भर करती है जिस पर इसे मापा जाता है। अन्य फॉर्मूलेशन में ढांकता हुआ ताकत मापी गई है $8 MV$ श्रेणी।

उपयोग
लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट-आधारित सामग्री सिरेमिक संधारित्र  और स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप/परमाणु बल माइक्रोस्कोपी  गति देनेवाला ्स (ट्यूब) के घटक हैं।

लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का उपयोग अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर और अन्य सेंसर और एक्चुएटर्स, साथ ही उच्च-मूल्य वाले सिरेमिक कैपेसिटर और फेरोइलेक्ट्रिक रैम चिप्स बनाने के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी में संदर्भ समय के लिए सिरेमिक गुंजयमान यंत्र के निर्माण में लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का भी उपयोग किया जाता है। पीएलजेडटी की विशेषता वाले एंटी-फ्लैश चश्मे परमाणु विस्फोट के मामले में एयरक्रू को जलने और अंधेपन से बचाते हैं। PLZT लेंस 150 माइक्रोसेकंड से भी कम समय में अपारदर्शी हो सकते हैं।

व्यावसायिक रूप से, इसका उपयोग आमतौर पर इसके शुद्ध रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि यह या तो स्वीकर्ता के साथ डोपिंग (अर्धचालक) है, जो ऑक्सीजन (आयन) रिक्तियां बनाता है, या दाताओं, जो धातु (धनायन) रिक्तियां बनाता है और सामग्री में डोमेन दीवार गति की सुविधा प्रदान करता है। सामान्य तौर पर, स्वीकर्ता डोपिंग से हार्ड लेड जिरकोनेट टाइटेनेट बनता है, जबकि डोनर डोपिंग से सॉफ्ट लेड जिरकोनेट टाइटेनेट बनता है। कठोर और नरम लेड जिरकोनेट टाइटेनेट आम तौर पर उनके पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक में भिन्न होते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक ध्रुवीकरण या यांत्रिक तनाव की प्रति इकाई उत्पन्न विद्युत क्षेत्र के समानुपाती होते हैं, या वैकल्पिक रूप से लागू विद्युत क्षेत्र की प्रति इकाई द्वारा उत्पन्न यांत्रिक तनाव होते हैं। सामान्य तौर पर, सॉफ्ट लेड जिरकोनेट टाइटेनेट में पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक अधिक होता है, लेकिन आंतरिक घर्षण के कारण सामग्री में बड़ा नुकसान होता है। हार्ड लेड जिरकोनेट टाइटेनेट में, डोमेन दीवार की गति को अशुद्धियों द्वारा पिन किया जाता है, जिससे सामग्री में नुकसान कम होता है, लेकिन पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक की कीमत पर।

किस्में
आमतौर पर अध्ययन की जाने वाली रासायनिक संरचना में से एक है PbZr0.52Ti0.48O3. बढ़ी हुई पीजोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया और x = 0.52 के करीब पोलिंग दक्षता एमपीबी पर स्वीकार्य डोमेन राज्यों की बढ़ी हुई संख्या के कारण है। इस सीमा पर, टेट्रागोनल चरण मिलर इंडेक्स#क्यूबिक संरचनाओं का मामला|⟨100⟩ से 6 संभावित डोमेन राज्य और रॉम्बोहेड्रल चरण मिलर इंडेक्स#क्यूबिक संरचनाओं का मामला|⟨111⟩ से 8 संभावित डोमेन राज्य ऊर्जावान रूप से समान रूप से अनुकूल हैं, जिससे अधिकतम 14 संभावित डोमेन राज्यों की अनुमति मिलती है।

संरचनात्मक रूप से समान लेड स्कैंडियम टैंटलेट और बेरियम स्ट्रोंटियम टाइटेनेट की तरह, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का उपयोग थर्मोग्राफिक कैमरा के लिए अनकूल्ड घूरने वाली सरणी इन्फ्रारेड इमेजिंग सेंसर के निर्माण के लिए किया जा सकता है। पतली फिल्म (आमतौर पर रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा प्राप्त) और थोक संरचनाओं दोनों का उपयोग किया जाता है। प्रयुक्त सामग्री का सूत्र आमतौर पर उपयुक्त होता है Pb1.1(Zr0.3Ti0.7)O3 (लेड जिरकोनेट टाइटेनेट 30/70 कहा जाता है)। इसके गुणों को लेण्टेनियुम  के साथ डोपिंग करके संशोधित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप लैंथेनम-डोप्ड लेड ज़िरकोनियम टाइटेनेट (लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट, जिसे लेड लैंथेनम ज़िरकोनियम टाइटेनेट भी कहा जाता है) सूत्र के साथ प्राप्त होता है। Pb0.83La0.17(Zr0.3Ti0.7)0.9575O3 (लीड जिरकोनेट टाइटेनेट 17/30/70)।

यह भी देखें

 * पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड (पीवीडीएफ)
 * लिथियम नाइओबेट

बाहरी संबंध

 * zirconate titanate-5A Lead zirconium titanate Material properties