Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-06-29Bitstream added on 2014-06-13T19:44:53Z : No. of bitstreams: 1 gasparotto_g_dr_araiq.pdf: 1764947 bytes, checksum: 148628139bdaf88eb873a6ba63ff1cfd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Recentes estudos têm tentado expandir as aplicações dos materiais cerâmicos ferroelétricos além do campo da aplicação elétrica. Estes materiais têm encontrado aplicações no campo das cerâmicas luminescentes, para isso alguns materiais têm sido dopados com íons terras raras. Uma cerâmica promissora para esta aplicação é o tantalato de lítio. Neste trabalho, utilizando o método dos precursores poliméricos, foram preparados tantalato de lítio puro, tantalato de lítio dopado com európio e tantalato de lítio dopado com európio e magnésio, com diferentes concentrações dos íons dopantes, para se avaliar o efeito do teor destes íons nas propriedades fotoluminescentes desta cerâmica. Os resultados de difração de raios X confirmaram a formação da fase tantalato de lítio, livre de fases secundárias. O espectro de emissão apresentou linhas características do Eu3+. Resultados de fotoluminescência indicaram alargamento não homogêneo de algumas bandas causado pelo aumento da concentração do dopante na rede hospedeira. Este alargamento é ainda maior quando o magnésio é adicionado. Também foi observado um deslocamento da transição 5D0 ?7F0 para menores comprimentos de onda como função da quantidade de Eu3+ e Mg2+ adicionados. Palavras Chaves: ferroelétricos, fotoluminescência, LiTaO3 e terras raras. / Recently scientists have been trying to expand the application of ferroelectric ceramic materials over the field of electric application. These ceramic materials find another promising application in the field of luminescent ceramics, for this purpose such a material has been doped with rare earth ions. One promising ferroelectric ceramic for this application is the lithium tantalate. In this work, we report the preparation and characterization of pure, europium(III)-doped lithium tantalate and magnesium(II)-europium(III)-doped lithium tantalate obtained via the polymeric precursor method. Samples were prepared containing different quantities of Eu3+ ions in order to evaluate their effect on the luminescent property of the material. Analyzing X-ray diffraction results indicated that it was possible to obtain the preparation of the LiTaO3 phase free of secondary phases. The emission spectra of the samples only showed the characteristic sharp emission bands given by Eu3+ ions. The photoluminescence analysis indicated a non-homogeneous broadening of some bands caused by the increase of the dopant concentration in the host matrix. And this broadening is larger when magnesium is added. Moreover, a displacement of the 5D0Àã7F0 transition to shorter wavelengths was observed as a function of the Eu3+ ion and Mg2+ ion quantity. Keywords: ferroelectrics, photoluminescence, LiTaO3 and rare earth.

Resumo: Recentes estudos têm tentado expandir as aplicações dos materiais cerâmicos ferroelétricos além do campo da aplicação elétrica. Estes materiais têm encontrado aplicações no campo das cerâmicas luminescentes, para isso alguns materiais têm sido dopados com íons terras raras. Uma cerâmica promissora para esta aplicação é o tantalato de lítio. Neste trabalho, utilizando o método dos precursores poliméricos, foram preparados tantalato de lítio puro, tantalato de lítio dopado com európio e tantalato de lítio dopado com európio e magnésio, com diferentes concentrações dos íons dopantes, para se avaliar o efeito do teor destes íons nas propriedades fotoluminescentes desta cerâmica. Os resultados de difração de raios X confirmaram a formação da fase tantalato de lítio, livre de fases secundárias. O espectro de emissão apresentou linhas características do Eu3+. Resultados de fotoluminescência indicaram alargamento não homogêneo de algumas bandas causado pelo aumento da concentração do dopante na rede hospedeira. Este alargamento é ainda maior quando o magnésio é adicionado. Também foi observado um deslocamento da transição 5D0 ?7F0 para menores comprimentos de onda como função da quantidade de Eu3+ e Mg2+ adicionados. Palavras Chaves: ferroelétricos, fotoluminescência, LiTaO3 e terras raras. / Abstract: Recently scientists have been trying to expand the application of ferroelectric ceramic materials over the field of electric application. These ceramic materials find another promising application in the field of luminescent ceramics, for this purpose such a material has been doped with rare earth ions. One promising ferroelectric ceramic for this application is the lithium tantalate. In this work, we report the preparation and characterization of pure, europium(III)-doped lithium tantalate and magnesium(II)-europium(III)-doped lithium tantalate obtained via the polymeric precursor method. Samples were prepared containing different quantities of Eu3+ ions in order to evaluate their effect on the luminescent property of the material. Analyzing X-ray diffraction results indicated that it was possible to obtain the preparation of the LiTaO3 phase free of secondary phases. The emission spectra of the samples only showed the characteristic sharp emission bands given by Eu3+ ions. The photoluminescence analysis indicated a non-homogeneous broadening of some bands caused by the increase of the dopant concentration in the host matrix. And this broadening is larger when magnesium is added. Moreover, a displacement of the 5D0Àã7F0 transition to shorter wavelengths was observed as a function of the Eu3+ ion and Mg2+ ion quantity. Keywords: ferroelectrics, photoluminescence, LiTaO3 and rare earth. / Orientador: Maria Aparecida Zaghete / Coorientador: Marian Rosaly Davolos / Banca: Elizabeth Berwerth Stucchi / Banca: Emerson Rodrigues de Camargo / Banca: José Antonio Eiras / Banca: Ana Maria Pires / Doutor

Resumo: O objetivo central deste trabalho foi obter cerâmicas de Ba(Ti1-xZrx)O3 puras e modificadas com íons vanádio (V5+) ou tungstênio (W6+) pelo método convencional de mistura de óxidos com elevada permissividade dielétrica. A fase pura foi obtida controlandose a temperatura de sinterização e quantidade de aditivos. Inicialmente, preparou-se e caracterizou-se as cerâmicas de Ba(Ti1-xZrx)O3, com x variando de 0,05 até 0,15. A composição com uma única transição de fase ferroelétrica-paraelétrica foi a escolhida para substituição com vanádio e tungstênio. Investigou-se a influência dos íons vanádio e tungstênio nas propriedades estruturais, morfológicas e elétricas das cerâmicas BZT10 sinterizadas, entre 1200oC e 1350oC com isoterma de 4 horas. A adição dos íons V5+ ou íons W6+ substituindo Ti4+ ou Zr4+, na rede da cerâmica BZT10, promoveu a densificação deslocando significativamente os valores da temperatura de sinterização do BZT10 puro de 1550oC para 1200oC. As propriedades elétricas foram avaliadas para as cerâmicas monofásicas de BZT10 modificada com íons V5+ ou W6+ e sinterizadas a 1350oC, 1200oC, respectivamente. Os valores otimizados para as cerâmica BZT10:2V e BZT10:2W indicam permissividades dielétricas da ordem (ε) 15160 e 6420 a 10 kHz, polarização de 8,50 e 3,10μC/cm2 com 4,194x1017 e 1,474x1017 (spins/g), respectivamente. Os resultados obtidos para a cerâmica BZT10:2V indicam potencial aplicação em memórias FeRaM, enquanto os resultados obtidos para cerâmica BZT10:2W apresentam comportamento relaxor e transição de fase difusa, com potencial aplicação em memórias DRAM. / Abstract: The main objective of this work was to obtain pure Ba(Ti1-xZrx)O3 and modified with vanadium and tungsten with high permittivity by the mixture oxide method. Single phase was obtained by controlling the temperature and amount of additive. In a first step, Ba(Ti1-xZrx)O3 ceramics with x varying from 0,05 to 0,15 were prepared and characterized. The ceramics with only one phase transition ferroelectric-paraelectric was chosen for modification with vanadium and tungsten. The influence of vanadium and tungsten in the structural, morphological and electrical properties of BZT ceramics sintered from 1200oC to 1350oC for 4 hours was investigated. The addition of V5+ or W6+ exchanging Ti4+ or Zr4+ in the BZT10 lattice, promotes the densification, changing the sintering temperature of pure BZT from 1550oC to 1200oC. BZT:2V and BZT:2W ceramics have dielectric permittivity of (ε) 15160 and 6420 at 10 kHz, remnant polarization equal to 8.50 and 3.10μC/cm2 with spins quantity equal to 4.194x1017 and 1.474x1017 (spins/g), respectively. BZT:2V ceramics have potential applications for FeRAM memory while BZT10:2W ceramics present relaxor behavior with a diffuse phase transition, being potential application in DRAM memory. / Orientador: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Coorientador: Alexandre Zirpoli Simões / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: José Antonio Eiras / Banca: Marcelo Luiz Simões / Banca: Manuel Henrique Lente / Doutor

SILVA, João José de Lima. Investigação do diagrama de fase do niobato de chumbo e bário através de espalhamento Raman. 2004. 125 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2004. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-03-18T12:15:24Z No. of bitstreams: 1 2004_tese_jjdlsilva.pdf: 3040735 bytes, checksum: b355497c8918891fa5bbb1faffdd3242 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-05-19T19:15:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2004_tese_jjdlsilva.pdf: 3040735 bytes, checksum: b355497c8918891fa5bbb1faffdd3242 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-19T19:15:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2004_tese_jjdlsilva.pdf: 3040735 bytes, checksum: b355497c8918891fa5bbb1faffdd3242 (MD5) Previous issue date: 2004 / In this work, we investigated the phase diagram of the tungsten-bronze ferroelectric Pbx Ba1¡x Nb2O6 (PBN). The main experimental technique was Raman scattering, which was used to measured the samples with x = 0:56, 0.60 and 0.70 as a function of the temperature between 10 and 750 K. However, the intrinsic complexity of the Raman spectra of the PBN motivated us to perform a careful analysis of the data treatment methods. In order to verify the e±ciency of the proposed methodology, we applied it to the study of a ferroelectric belonging to the Aurivillius family, the Bi 1:75 Te0:25 SrNb 1:75 Hf0:25O9 . Our results in the PBN samples allow us to verify that no structural phase transitions are exhibited by them at low temperatures. On the other hand, above room temperature we observed the ferro-paraelectric phase transition in all samples at the temperatures predicted by the phase diagram. Based on these results, the PBN phase diagram was re-discussed showing that the extension of the morphotropic phase boundary at low temperatures does not agree with prediction of the literature. As a consequence, a modi¯cation of this phase diagram was proposed. / Neste trabalho investigamos o diagrama de fases do ferroelétrico tipo tungstênio bronze PbxBa1-xNb2O6 (PBN). A principal técnica experimental utilizada foi a espectroscopia Raman, com a qual realizamos medidas em função da temperatura entre 10 e 750 K em amostras com as concentrações x= 0,56, 0,60 e 0,70. Contudo a complexidade intrínseca dos espectros Raman do PBN nos levou a realizar uma cuidadosa discussão do método mais adequado para o tratamento dos dados. No intuito de verificar a eficiência da metodologia proposta, aplicamos a mesma ao estudo de um ferroelétrico da família de Aurivillius, o Bi1,75Te0,25SrNb1,75Hf0,25O9. Nossos resultados nas amostras de PBN permitiram verificar que as mesmas não apresentam transições de fase estruturais a baixas temperaturas. Por outro lado, acima da temperatura ambiente observamos a transição de fase ferro-paraelétrica em todas elas, às temperaturas previstas pelo diagrama de fases. Baseados nesses resultados, o diagrama de fases do PBN foi rediscutido mostrando que a extensão do contorno de fases morfotrópico a baixas temperaturas não está em bom acordo com as previsões da literatura. Como conseqüência, uma modificação a este diagrama de fases foi proposta.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-29Bitstream added on 2014-06-13T19:42:35Z : No. of bitstreams: 1 mourafilho_f_dr_araiq.pdf: 4051444 bytes, checksum: 71d39c1867370b918549d208eba537f8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo central deste trabalho foi obter cerâmicas de Ba(Ti1-xZrx)O3 puras e modificadas com íons vanádio (V5+) ou tungstênio (W6+) pelo método convencional de mistura de óxidos com elevada permissividade dielétrica. A fase pura foi obtida controlandose a temperatura de sinterização e quantidade de aditivos. Inicialmente, preparou-se e caracterizou-se as cerâmicas de Ba(Ti1-xZrx)O3, com x variando de 0,05 até 0,15. A composição com uma única transição de fase ferroelétrica-paraelétrica foi a escolhida para substituição com vanádio e tungstênio. Investigou-se a influência dos íons vanádio e tungstênio nas propriedades estruturais, morfológicas e elétricas das cerâmicas BZT10 sinterizadas, entre 1200oC e 1350oC com isoterma de 4 horas. A adição dos íons V5+ ou íons W6+ substituindo Ti4+ ou Zr4+, na rede da cerâmica BZT10, promoveu a densificação deslocando significativamente os valores da temperatura de sinterização do BZT10 puro de 1550oC para 1200oC. As propriedades elétricas foram avaliadas para as cerâmicas monofásicas de BZT10 modificada com íons V5+ ou W6+ e sinterizadas a 1350oC, 1200oC, respectivamente. Os valores otimizados para as cerâmica BZT10:2V e BZT10:2W indicam permissividades dielétricas da ordem (ε) 15160 e 6420 a 10 kHz, polarização de 8,50 e 3,10μC/cm2 com 4,194x1017 e 1,474x1017 (spins/g), respectivamente. Os resultados obtidos para a cerâmica BZT10:2V indicam potencial aplicação em memórias FeRaM, enquanto os resultados obtidos para cerâmica BZT10:2W apresentam comportamento relaxor e transição de fase difusa, com potencial aplicação em memórias DRAM. / The main objective of this work was to obtain pure Ba(Ti1-xZrx)O3 and modified with vanadium and tungsten with high permittivity by the mixture oxide method. Single phase was obtained by controlling the temperature and amount of additive. In a first step, Ba(Ti1-xZrx)O3 ceramics with x varying from 0,05 to 0,15 were prepared and characterized. The ceramics with only one phase transition ferroelectric-paraelectric was chosen for modification with vanadium and tungsten. The influence of vanadium and tungsten in the structural, morphological and electrical properties of BZT ceramics sintered from 1200oC to 1350oC for 4 hours was investigated. The addition of V5+ or W6+ exchanging Ti4+ or Zr4+ in the BZT10 lattice, promotes the densification, changing the sintering temperature of pure BZT from 1550oC to 1200oC. BZT:2V and BZT:2W ceramics have dielectric permittivity of (ε) 15160 and 6420 at 10 kHz, remnant polarization equal to 8.50 and 3.10μC/cm2 with spins quantity equal to 4.194x1017 and 1.474x1017 (spins/g), respectively. BZT:2V ceramics have potential applications for FeRAM memory while BZT10:2W ceramics present relaxor behavior with a diffuse phase transition, being potential application in DRAM memory.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-04-23Bitstream added on 2014-06-13T19:02:33Z : No. of bitstreams: 1 amseijunior_nl_dr_araiq.pdf: 2043900 bytes, checksum: 2eb0e39bb304f05720207a8361c58914 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, filmes finos de SrBi2(Ta1-xNbx)2O9 (SBTN) puros e modificados com tungstênio foram preparados através do método dos precursores poliméricos. Os reagentes básicos utilizados na preparação foram: complexo amoniacal de nióbio, carbonato de estrôncio, óxido de bismuto, etóxido de tântalo e óxido de tunstênio. O ácido cítrico foi utilizado como agente complexante e o etilenoglicol e etilenodiamina como agente polimerizante. Os filmes foram depositados sobre substrato de Pt/Ti/SiO2/Si(100). As propriedades estruturais e microestruturais foram avaliadas por difratometria de raios-X (DRX), microscopia de força atômica (MFA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Loops de histerese foram obtidos para avaliar as propriedades ferroelétricas. As propriedades dielétricas foram determinadas através das medidas de capacitância em função da frequência. DRX dos pós de SBTN mostraram que a fase perovisquita forma a uma temperatura acima de 600 ?C e que abaixo desta temperatura existe uma fase secundária tipo fluorita. O refinamento pelo método de Rietveld indicou uma estrutura ortorrômbica com grupo espacial 2A1ma. Os filmes cristalizados segundo a rota de cristalização intermediária amorfa mostrou-se mais promissora aos obtidos pela rota de cristalização intermediária cristalina. A razão Ta/Nb foi avaliada no sistema SBTN onde foi observado grãos menores com adição de tântalo. Os filmes multicamadas apresentaram uma microstrutura densa, livres de trincas e com tamanho médio de grãos da ordem de 100 nm. A adição de tungstênio no sistema SBTN melhorou as propriedades ferroelétricas. Filmes mofidicados com 2,0 mol% de tungstênio mostrou polarização remanescente e campo coercitivo de 8,0 ?C/cm2 e 165 kV/cm, respectivamente e constante dielétrica e fator de dissipação de 114 e 0,03, respectivamente. / In this work, pure and tungsten doped SrBi2(Ta1-xNbx)2O9 (SBTN) thin films and powders were synthesized by the polymeric precursor method. Niobium ammonium complex, strontium carbonate, tantalum ethoxide, tungsten oxide and bismuth oxide were used as cation sources. Citric acid was used as complexing agent and ethylene glycol and ethylenediamine as polymerization agent. The films were deposited successfully on Pt/Ti/SiO2/Si(100) substrates by spin-coating technique. The structural and microstructural properties of the films were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electronic Microscopy (SEM) techniques. Histeresis loops were obtained to evaluate the ferroelectric properties. The dielectric properties were evaluated by capacitance analyses as function of frequency. XRD analysis of the SBTN powders showed that perovskite phase forms at temperature as low as 600 ?C through an intermediate fluorite phase. Rietveld refinement indicated an orthorhombic structure with 2A1ma space group. the films crystallized by intermediate amorphous route is more promising than intermediate crystalline route. Ta/Nb ratio were evaluated in the SBTN thin films and showed decrease of grain size when tantalum was added. The multilayered films presented a dense and crack free with spherical grains around 100 nm. Tungsten addition in the SBTN system improved the ferroelectric properties. 2.0 mol% in W6+ in the SBTN thin film showed remanent polarization and coercive field values of 8.0 ?C/cm2 and 165 kV/cm, respectively and dielectric constant and dissipation factor values of 114 and 0.030, respectively. Tungsten doped SBTN thin films were annealing at 700 ?C in oxygen atmosphere to improve the ferroelectric properties. The films showed good ferroelectric and dielectric properties. The remanent polarization and coercive field values of 8.2?C/cm2 and 85 kV/cm, respectively, were found for the 2.0 %mol tungsten doped SBTN film

Orientador: José Arana Varela / Banca: Paulo Roberto Bueno / Banca: Younès Messaddeq / Banca: Jeosadaque José de Sene / Banca: Sonia Maria Zanetti / Resumo: Neste trabalho, filmes finos de SrBi2(Ta1-xNbx)2O9 (SBTN) puros e modificados com tungstênio foram preparados através do método dos precursores poliméricos. Os reagentes básicos utilizados na preparação foram: complexo amoniacal de nióbio, carbonato de estrôncio, óxido de bismuto, etóxido de tântalo e óxido de tunstênio. O ácido cítrico foi utilizado como agente complexante e o etilenoglicol e etilenodiamina como agente polimerizante. Os filmes foram depositados sobre substrato de Pt/Ti/SiO2/Si(100). As propriedades estruturais e microestruturais foram avaliadas por difratometria de raios-X (DRX), microscopia de força atômica (MFA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). "Loops" de histerese foram obtidos para avaliar as propriedades ferroelétricas. As propriedades dielétricas foram determinadas através das medidas de capacitância em função da frequência. DRX dos pós de SBTN mostraram que a fase perovisquita forma a uma temperatura acima de 600 ?C e que abaixo desta temperatura existe uma fase secundária tipo fluorita. O refinamento pelo método de Rietveld indicou uma estrutura ortorrômbica com grupo espacial 2A1ma. Os filmes cristalizados segundo a rota de cristalização intermediária amorfa mostrou-se mais promissora aos obtidos pela rota de cristalização intermediária cristalina. A razão Ta/Nb foi avaliada no sistema SBTN onde foi observado grãos menores com adição de tântalo. Os filmes multicamadas apresentaram uma microstrutura densa, livres de trincas e com tamanho médio de grãos da ordem de 100 nm. A adição de tungstênio no sistema SBTN melhorou as propriedades ferroelétricas. Filmes mofidicados com 2,0 mol% de tungstênio mostrou polarização remanescente e campo coercitivo de 8,0 ?C/cm2 e 165 kV/cm, respectivamente e constante dielétrica e fator de dissipação de 114 e 0,03, respectivamente. / Abstract: In this work, pure and tungsten doped SrBi2(Ta1-xNbx)2O9 (SBTN) thin films and powders were synthesized by the polymeric precursor method. Niobium ammonium complex, strontium carbonate, tantalum ethoxide, tungsten oxide and bismuth oxide were used as cation sources. Citric acid was used as complexing agent and ethylene glycol and ethylenediamine as polymerization agent. The films were deposited successfully on Pt/Ti/SiO2/Si(100) substrates by spin-coating technique. The structural and microstructural properties of the films were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electronic Microscopy (SEM) techniques. Histeresis loops were obtained to evaluate the ferroelectric properties. The dielectric properties were evaluated by capacitance analyses as function of frequency. XRD analysis of the SBTN powders showed that perovskite phase forms at temperature as low as 600 ?C through an intermediate fluorite phase. Rietveld refinement indicated an orthorhombic structure with 2A1ma space group. the films crystallized by intermediate amorphous route is more promising than intermediate crystalline route. Ta/Nb ratio were evaluated in the SBTN thin films and showed decrease of grain size when tantalum was added. The multilayered films presented a dense and crack free with spherical grains around 100 nm. Tungsten addition in the SBTN system improved the ferroelectric properties. 2.0 mol% in W6+ in the SBTN thin film showed remanent polarization and coercive field values of 8.0 ?C/cm2 and 165 kV/cm, respectively and dielectric constant and dissipation factor values of 114 and 0.030, respectively. Tungsten doped SBTN thin films were annealing at 700 ?C in oxygen atmosphere to improve the ferroelectric properties. The films showed good ferroelectric and dielectric properties. The remanent polarization and coercive field values of 8.2?C/cm2 and 85 kV/cm, respectively, were found for the 2.0 %mol tungsten doped SBTN film / Doutor

Nas últimas décadas, o consumo de dispositivos eletrônicos e a alta demanda por armazenamento de dados tem mostrado grandes oportunidades para a criação de novas tecnologias que garantam as necessidades mundiais na área de computação e desenvolvimento. Alguns materiais multiferroicos tem sido amplamente estudados e o BiFeO3, considerado o único material multiferroico em temperatura ambiente, ganhou destaque como candidato para produção de dispositivos lógicos e de memória. O uso de técnicas de crescimento como a deposição por laser pulsado permitiu a produção de filmes finos de BiFeO3 com elevado controle de qualidade. Heteroestruturas de filmes multiferroicos de BiFeO3 e LaBiFeO3 foram crescidas com diferentes espessuras sobre substratos de SrTiO3(100), DyScO3(110) e SrTiO3/Si(100) para avaliação e teste de suas propriedades elétricas e magnéticas. Filmes ferromagnéticos de Co0,9Fe0,1 foram depositados por sputtering sobre os filmes multiferroicos para avaliação da interação interfacial entre ordenamentos magnéticos. Técnicas como fotolitografia foram utilizadas para padronização de microdispositivos gravados sobre as amostras. Tanto os filmes finos de BiFeO3 como os de LaBiFeO3 foram crescidos epitaxialmente sobre os substratos já cobertos com uma camada buffer de SrRuO3 usado como contato elétrico inferior. A estrutura cristalina romboédrica das ferritas de bismuto foi confirmada pelos dados de difração de raios X, bem como a manutenção de tensão estrutural causada pela rede cristalina do substrato para amostras de 20 nm. Os valores de coeficiente do tensor piezelétrico d33 foram da ordem de 0,15 V (∼ 60 kV.cm-2) para amostras com 20 nm de espessura enquanto que os valores de voltagem coerciva para as análises de histerese elétrica foram da ordem de 0,5 V para as mesmas amostras. A relação de coercividade elétrica com a espessura corresponde ao perfil encontrado na literatura pela relação E≈d-2/3. As amostras de CoFe/BFO e CoFe/LBFO depositadas em diferentes substratos apresentam acoplamento interfacial entre ordenamento ferromagnético e antiferromagnético com momento ferromagnético de rede. / For the last few decades, the consumption of electronic devices and the high demand for data storage have shown great opportunities to create modern technologies that assure the worldwide needs in computing and development. Some multiferroic materials have been extensively studied and BiFeO3, considered the only multiferroic material at room temperature, has received attention as a candidate to produce logic and memory devices. The use of growth techniques such as pulsed laser deposition allowed the production of thin films of BiFeO3 with high quality control. Multiferroic film heterostructures of BiFeO3 and LaBiFeO3 were grown with different thicknesses on SrTiO3 (100), DyScO3 (110) and SrTiO3/Si (100) substrates to evaluate and test their electrical and magnetic properties. The allow Co0.9Fe0.1 ferromagnetic films were deposited by sputtering on the multiferroic films to evaluate the interfacial interaction between magnetic ordering. Techniques such as photolithography were used to pattern microdevices on the samples. Both the BiFeO3 and LaBiFeO3 thin films were grown epitaxially on the substrates already covered with a SrRuO3 buffer layer used as the lower electrical contact. The rhombohedral crystalline structure of the bismuth ferrites was confirmed by the X-ray diffraction data as well as the strain maintenance caused by the crystal lattice of the substrate for 20 nm samples. The coefficient values of the piezoelectric tensor d33 were around 0.15 V (∼ 60 kV.cm-2) for 20 nm thick samples whereas the coercive voltage values for the electrical hysteresis analyzes were about 0.5 V for the same samples. The relation between electric coercivity and the thickness corresponds to the profile found in the literature by the relation E≈d-2/3. The samples of CoFe/BFO and CoFe/LBFO deposited in different substrates present interfacial coupling between ferromagnetic and antiferromagnetic arrangement with net ferromagnetic moment.

Nas últimas décadas, o consumo de dispositivos eletrônicos e a alta demanda por armazenamento de dados tem mostrado grandes oportunidades para a criação de novas tecnologias que garantam as necessidades mundiais na área de computação e desenvolvimento. Alguns materiais multiferroicos tem sido amplamente estudados e o BiFeO3, considerado o único material multiferroico em temperatura ambiente, ganhou destaque como candidato para produção de dispositivos lógicos e de memória. O uso de técnicas de crescimento como a deposição por laser pulsado permitiu a produção de filmes finos de BiFeO3 com elevado controle de qualidade. Heteroestruturas de filmes multiferroicos de BiFeO3 e LaBiFeO3 foram crescidas com diferentes espessuras sobre substratos de SrTiO3(100), DyScO3(110) e SrTiO3/Si(100) para avaliação e teste de suas propriedades elétricas e magnéticas. Filmes ferromagnéticos de Co0,9Fe0,1 foram depositados por sputtering sobre os filmes multiferroicos para avaliação da interação interfacial entre ordenamentos magnéticos. Técnicas como fotolitografia foram utilizadas para padronização de microdispositivos gravados sobre as amostras. Tanto os filmes finos de BiFeO3 como os de LaBiFeO3 foram crescidos epitaxialmente sobre os substratos já cobertos com uma camada buffer de SrRuO3 usado como contato elétrico inferior. A estrutura cristalina romboédrica das ferritas de bismuto foi confirmada pelos dados de difração de raios X, bem como a manutenção de tensão estrutural causada pela rede cristalina do substrato para amostras de 20 nm. Os valores de coeficiente do tensor piezelétrico d33 foram da ordem de 0,15 V (∼ 60 kV.cm-2) para amostras com 20 nm de espessura enquanto que os valores de voltagem coerciva para as análises de histerese elétrica foram da ordem de 0,5 V para as mesmas amostras. A relação de coercividade elétrica com a espessura corresponde ao perfil encontrado na literatura pela relação E≈d-2/3. As amostras de CoFe/BFO e CoFe/LBFO depositadas em diferentes substratos apresentam acoplamento interfacial entre ordenamento ferromagnético e antiferromagnético com momento ferromagnético de rede. / For the last few decades, the consumption of electronic devices and the high demand for data storage have shown great opportunities to create modern technologies that assure the worldwide needs in computing and development. Some multiferroic materials have been extensively studied and BiFeO3, considered the only multiferroic material at room temperature, has received attention as a candidate to produce logic and memory devices. The use of growth techniques such as pulsed laser deposition allowed the production of thin films of BiFeO3 with high quality control. Multiferroic film heterostructures of BiFeO3 and LaBiFeO3 were grown with different thicknesses on SrTiO3 (100), DyScO3 (110) and SrTiO3/Si (100) substrates to evaluate and test their electrical and magnetic properties. The allow Co0.9Fe0.1 ferromagnetic films were deposited by sputtering on the multiferroic films to evaluate the interfacial interaction between magnetic ordering. Techniques such as photolithography were used to pattern microdevices on the samples. Both the BiFeO3 and LaBiFeO3 thin films were grown epitaxially on the substrates already covered with a SrRuO3 buffer layer used as the lower electrical contact. The rhombohedral crystalline structure of the bismuth ferrites was confirmed by the X-ray diffraction data as well as the strain maintenance caused by the crystal lattice of the substrate for 20 nm samples. The coefficient values of the piezoelectric tensor d33 were around 0.15 V (∼ 60 kV.cm-2) for 20 nm thick samples whereas the coercive voltage values for the electrical hysteresis analyzes were about 0.5 V for the same samples. The relation between electric coercivity and the thickness corresponds to the profile found in the literature by the relation E≈d-2/3. The samples of CoFe/BFO and CoFe/LBFO deposited in different substrates present interfacial coupling between ferromagnetic and antiferromagnetic arrangement with net ferromagnetic moment.

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No. of bitstreams: 1 DissCCN.pdf: 6649361 bytes, checksum: 628a85415c5a65b4576d7a25bf144771 (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Visible light accounts for the biggest fraction of the solar irradiance. One of the strategies for achieving higher photovoltaic power conversion efficiency is the application of low band-gap materials (Eg ideal≈1.4 eV) capable of absorbing this fraction of the solar spectrum. Ferroelectric semiconductors have been studied in this field due to the above-bandgap generated photovoltages and their ferroelectric polarization-driven carrier separation. Ferroelectric oxides usually present wide bandgaps which allow the absorption of only 8-20% of the solar spectrum. However, the development of new ferroelectric materials, particularly KBNNO [KNbO3]0,9[BaNi0,5Nb0,5O3-δ ]0,1 (Eg = 1.39 eV) and KBiFe2O5 (Eg=1,60 eV), has encouraged the use of such materials in solar cells. Simple synthesis routes, with short steps, time and temperatures are essential for the future progress of the application of such ferroelectric oxides in solar cells. KBNNO and KBiFe2O5 require high crystallization temperatures, which reduce the number of potential substrates and electrode materials that could be used in devices, as polymer-based flexible ones. Obtaining this oxides in a high surface-area powder form might be a strategy to further incorporation in solar cells composed of low-temperature processing materials. This work reports for the first time synthesis of KBNNO and KBiFe2O5 by solution combustion (SCS). Characterization by WAXD, SEM, EDS, TG/DSC and Diffuse Reflectance UV-Vis Spectroscopy and dielectric constants indicates the success of the synthesis. The optical properties show the visible-light absorption contribution and band-gaps closer to the ideal magnitude for solar applications compared to the non doped materials. The SCS was shown as an effective route to obtaining the phase. Furthermore, it is possible to improve it in order to produce powders with smaller particle size and absent of secondary phases. / A luz visível representa a fração mais relevante da radiação solar. Desta maneira, busca-se empregar nas camadas ativas das células solares materiais com baixos band-gaps (Eg ideal ≈1,4 eV), capazes de absorver fótons nessa região do espectro. Semicondutores ferroelétricos com estrutura da perovskita ou estruturas relacionadas têm sido estudados nesse campo devido ao potencial de obtenção de voltagens superiores à magnitude de seus band-gaps e à contribuição na separação de portadores de cargas decorrente da polarização intrínseca presente nesses materiais. Óxidos ferroelétricos geralmente possuem Eg elevados (2,7-4 eV), permitindo o aproveitamento de somente 8-20% do espectro solar. No entanto, o desenvolvimento de novos semicondutores ferroelétricos, particularmente a KBNNO [KNbO3]0,9[BaNi0,5Nb0,5O3-δ ]0,1 (Eg=1,39 eV) e KBiFe2O5 (Eg=1,60 eV), tem encorajado a aplicação desses materiais em células solares. Rotas de síntese simples, com etapas, tempos e temperaturas reduzidas são essenciais para o progresso futuro da aplicação de tais óxidos ferroelétricos em células solares. A KBNNO e KBiFe2O5 cristalizam em temperaturas mais elevadas do que perovskitas orgânico-inorgânicas, o que reduz a possibilidade de fabricação de dispositivos na presença de substratos e eletrodos sensíveis à temperatura, como substratos poliméricos flexíveis. Assim, a obtenção desses óxidos na forma de pós de elevada área superficial pode ser uma estratégia para posterior incorporação em dispositivos contendo materiais processados a baixas temperaturas. Neste trabalho, reporta-se pela primeira vez a síntese da KBNNO e KBiFe2O5 por combustão em solução. Caracterizações por DRX, MEV, EDS, TG/DSC, Espectroscopia UV-Vis e constantes dielétricas indicam a obtenção das fases com sucesso. As propriedades ópticas confirmam contribuição na absorção da luz visível com respeito aos materiais não dopados, KNbO3 e BiFeO3. A síntese por combustão em solução se mostra efetiva para obtenção das fases, mas passível de melhorias para produção de pós com menor tamanho de partícula e sem a presença de fases secundárias. / CNPq: 155305/2014-0