Preparação e caracterização de filmes finos do tipo 'Pb IND. 1-x-yCa IND. xSr IND.yTiO IND. 3'

Abstract

Neste trabalho de dissertação de mestrado foram preparadas amostras do sistema 'Pb IND. 1-x-yCa IND. xSr IND.yTiO IND. 3' (PCST) com x = 0.05, 0,15, 0,35 e y = 0,05, 0.15, 0,35, utilizando-se o método dos precursores poliméricos e, a partir desse material, produzir amostras cerâmicas e filmes finos nanoestruturados e caracterizar suas propriedades estruturais, microestruturais e elétricas. A caracterização estrutural foi realizada utilizando as técnicas de difração de raios X, espectroscopia Raman e espectroscopia na região do infravermelho. Os filmes finos foram preparados pela técnica “spin-coating” sobre substrato de 'Si/SiO IND. 2/Ti/Pt'. A temperatura de cristalização foi de 600ºC. A cristalização de todos os filmes finos e pó apresentaram estrutura do tipo perovisquita sem a presença de uma segunda fase. Foi possível obter com sucesso um sistema complexo de incorporação de dois diferentes íons '(Ca POT. 2+ e Sr POT. 2+)' no sitio A, em substituição aos íons 'Pb POT. 2+' para o sistema 'Pb IND. 1-x-yCa IND. xSr IND.yTiO IND. 3' na forma de filme fino e pó, sem a separação de fases tais como 'PbTiO IND. 3, CaTiO IND. 3, SrTiO IND. 3', ou até mesmo fase complexas como '(Pb,Sr)TiO IND. 3' ou '(Pb,Ca)TiO IND. 3'. Os sítios A localizam-se dentro de um dodecaedro '(AO IND. 12)' de doze oxigênios enquanto o sitio B no interior de um octaedro regular '(BO IND.6)' constituído de oito oxigênios. Portanto, as distorções ocorridas nestas estruturas produzem importantes mudanças e surgimento de novas propriedades elétricas que encadeiam grande interesse tecnológico e cientifico. As propriedades ferroelétricas foram fortemente influenciadas pela presença desses dois íons '(Ca POT. 2+ e Sr POT. 2+)' em substituição aos íons 'Pb POT. 2+'. Levando o sistema a uma completa ausência de natureza ferroelétrica a temperatura ambiente.

On this master’s degree dissertation samples of the system 'Pb IND. 1-x-yCa IND. xSr IND.yTiO IND. 3' (PCST) with x = 0.05, 0.15, 0.35 and y = 0.05, 0.15, 0.35 were prepared through the polymeric precursors method. From this material, ceramic samples and thin films were produced and their structure, microstructure and electrical properties were assessed. The structural characterization was done using X-ray diffraction, Raman spectroscopy and spectroscopy techniques on the infrared region. The films were prepared through the spin-coating technique on 'Si/SiO IND. 2/Ti/Pt' substrate and its crystallization temperature was 600ºC. All thin films and powder showed structure like perovskite without a second phase. A complex incorporation system of two different ions '(Ca POT. 2+ e Sr POT. 2+)' at site A was successfully achieved, replacing the 'Pb POT. 2+' ions on the 'Pb IND. 1-x-yCa IND. xSr IND.yTiO IND. 3' system as thin film and powder with no partition of phases such as 'PbTiO IND. 3, CaTiO IND. 3, SrTiO IND. 3', or even more complex ones as '(Pb,Sr)TiO IND. 3' or '(Pb,Ca)TiO IND. 3'. The sites A were found in a '(AO IND. 12)' dodecahedron of twelve oxygens, and the site B was discovered in a regular octahedron formed by eight oxygens. Therefore the distortions on these structures triggered relevant changes and new electrical properties which promote great technological and scientific interest. It is noteworthy that the ferroelectric properties were heavily influenced by the presence of these two ions '(Ca POT. 2+ e Sr POT. 2+)' replacing the 'Pb POT. 2+' ions, leading the system to an absolute absence of ferroelectric nature at room temperature.