Preparação e caracterização de filmes finos Sr1-xMexTiO3(Me=Fe, Ni)

Abstract

Neste trabalho de mestrado foram preparadas amostras do sistema SrTiO3, Sr1-xFexTiO3 e Sr1-xNixTiO3 com x = 0,05 e 0,10, no qual foi utilizado o método dos precursores polímeros e, a partir desse método, foram produzidas amostras na forma de pós e filmes finos nanoestruturados e caracterizar suas propriedades estruturais, morfológicas, elétricas e ópticas. As caracterizações estruturais e morfológicas foram realizadas utilizando as técnicas difração de raios X, método de Rietveld, espectroscopia micro-Raman, espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de emissão de campo (FEG) e microscopia de força atômica (MFA). Os filmes finos foram preparados pela técnica spin-coating sobre substrato de Si/SiO2/Ti/Pt e SiO2. O tratamento térmico das amostras na forma de pó e filme foram de 400ºC/4horas/5ºCmin-1 e 700ºC/2horas/5ºCmin-1. Os pós e os filmes finos apresentaram estrutura do tipo Perovskita sem a presença de segunda fase. Foi possível obter uma solução sólida incorporação do íon Fe e Ni no sitio A na forma de pós e filmes finos. Os sítios A localizam-se dentro de um dodecaedro (A012) de doze oxigênios enquanto o sitio B no interior de um octaedro regular (BO6) constituído de oito oxigênios. Portanto, as distorções ocorridas nestas estruturas produzem importantes mudanças e surgimento de novas propriedades. A introdução dos íons Fe e ni não alteram a característica paraelétrica do SrTiO3 a temperatura ambiente, no entanto, apresentaram constante a perda dielétrica estáveis podendo ser considerada um grande candidato a aplicação que requerem estabilidade a altas frequências. Além disso, os filmes filmes finos depositados sobre substratos de SiO2 apresentaram altas transmitância na região do UV-visível e diminuição do band gap e aumento do índice de refração dos filmes finos substituídos em relação ao puro

In this master's degree work, samples of the systems SrTiO3, Sr-1x-FexTiO3 and Sr1-xFeTiO3 and Sr1-xNiTiO3 (with x = 0,05 and 0,10) were synthsized by the polymeric precursors' method, and from this material, powder and nanostructured thin films samples were produced to have their structural, morphological, electical and optical properties characterized. The structural characterization and morphological was done by using x-ray diffraction techniques, Rietveld Method, micro-Raman spectroscopy, infrared region's spectroscopy techniques, field emission's electronic microscopy (FEG) and atomic force microscopy (AFM). The thin films were prepared by the spin-croating technique on Si/SiO2/Ti/Pt and SiO2 substrates. The thermal treatment of the samples, in powder and film forms, was of 400ºC/4H/5ºCmin-1 and 700ºC/2h/5ºCmin1. The powders and thin films presented a Perovskite type of structure without the presence of the second phase. It was possible to obtain a complex incorporation system of the ions Fe and Ni at the site A as powder and thin films. The sites A are located inside a docecahedron (AO12) of twelve oxygens, with the site B, inside a regular octahedron (BO6), formed by eight oxygens. Therefore, the distortion occurred on these structures produce important changes and the emergence of new properties. The introduction of the Fe and Ni ions don't change the SrTiO3 paraelectric characteristics at room temperature, but, they presented stable constant and dielectric loss, what can be considered a great candidate to an application that requires stability and high frequencies. Moreover, the thin films that were deposited on the SiO2, presented high transmittance in the visible UV's region and the diminution of the STO's band gap, due to the doped-material