Síntese e caracterização de nanoestruturas e filmes finos de 'BI' 'FE' 'OIND.3' modificado com samário visando aplicação em memórias de múltiplos estados

Abstract

O termo multiferróico (ou ferroeletromagnético) é utilizado para descrever materiais que apresentam duas ou mais das propriedades ferróicas primárias (ferroeletricidade, ferromagnetismo ou ferroelasticidade) ocorrendo na mesma fase. Tais materiais são conhecidos desde a década de 60, entretanto, sua potencial aplicação no armazenamento de informações tem despertado grande interesse da comunidade cientifica nos últimos anos. O BiFeO3 tem recebido especial atenção devido à coexistência de propriedades ferroelétricas e magnéticas. Devido a este acoplamento novas possibilidades de armazenamento de dados, em elementos de memória ferroelétrica, podem ser criadas de forma não destrutiva. Este material proporciona uma alternativa para substituição de compostos ferroelétricos e piezelétricos livres de chumbo, sendo ambientalmente favorável. A ferrita de bismuto é um dos candidatos, por ser um material ferroelétrico com temperatura de Curie (TC) relativamente alta  1000 K e por exibir comportamento antiferromagnético com temperatura de Neel (TN)  643 K. Estas características fazem com que este material apresente um grande valor de polarização espontânea Ps. Nessa linha de estudo, a pesquisa buscou obter filmes finos e nanoestruturas de BiFeO3 puro e dopado com Sm. Os filmes finos foram depositados sobre substrato de Pt/TiO2/SiO2/Si utilizando spin coating e solução precursora preparada pelo método dos precursores poliméricos, tratados a 500oC por 2h. Os difratogramas de raios X (DRX) e a microscopia de força atômica (AFM) mostraram que os filmes não apresentam fase secundária, a microestrutura tem tamanho de grão homogêneo e distribuição uniforme na superfície. A histerese ferroelétrica dos filmes de BFO puro, apresentaram valores de (Pr) 2,93 C/cm2 e campo coercitivo...

The term multiferroic (or ferroeletromagnetic) is used to describe materials that have two or more properties ferroic primary (ferroelectricity, ferromagnetism or ferroelasticity) occurring at the same phase. This kind of materials are known since the 60's, however, its potential application in the information store has been much interest from the scientific community in recent years. The BiFeO3 has received special attention due to the coexistence of ferroelectric and magnetic properties. Because of this coupling new possibilities for data storage in ferroelectric memory elements can be created in a non-destructive. This material provides an alternative replacement for ferroelectric and piezoelectric compounds of lead-free and environmentally excellent. The bismuth ferrite is a candidate for being a ferroelectric material with high Curie temperature (Tc)  1000 K and exhibit antiferromagnetic behavior with Neel temperature (TN). These characteristics make this material presents a large value of spontaneous polarization Ps. In this line of study, the research sought to obtain thin films and nanostructures BiFeO3 pure and doped with Sm. The thin films were deposited on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates using spin coating and precursor solution prepared by the polymeric precursors treated at 500oC for 2 hours. The X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM) showed that the films do not exhibit secondary phase, the microstructure is homogeneous grain size and uniform distribution on the surface. The hysteresis of films BFO pure showed values of (Pr) 2.93 C/cm2 and coercive field (Ec) of 7.4 kV / cm for an applied electric field of 15 kV / cm. The doped with samarium showed an increase in the value of remanent polarization with increasing dopant concentration. The BFO nanostructures and doped with... (Complete abstract click electronic access below)