Orientador: Eudes Borges de Araújo / Banca: Rafael Zadorosny / Banca: Jesiel Freitas Carvalho / Resumo: O titanato zirconato de chumbo dopado com lantânio, dado convencionalmente pela fórmula estequiométrica Pb1− x Lax ( Zry ; Ti1− y ) 1− x / 4 O3 , com x = 0,09 e y = 0,65, também conhecido como PLZT 9/65/35, é um importante sistema ferroelétrico relaxor devido as suas propriedades dielétricas, elétricas e eletroóticas. Sendo um ferroelétrico, exibe, também, propriedades tais como piezo e piroeletricidade, dependendo apenas das proporções em que são preparados. Logo, esse sistema é bastante interessante para uma gama de aplicações tecnológicas. Na forma de filmes finos, a composição PLZT 9/65/35 tem sido amplamente estudada e preparada pelos mais diversos métodos. Neste trabalho propõe-se a síntese de filmes finos ferroelétricos da composição PLZT 9/65/35 pelo método dos precursores óxidos, a fim de se compreender a dinâmica dos processos de cristalização e, também, avaliar suas propriedades físicas, como permissividade elétrica e histerese ferroelétrica. A intenção, assim, é colaborar com as informações presentes na literatura sobre as propriedades de filmes finos de PLZT 9/65/35 / Abstract: The lead zirconate titanate doped with lanthanum, conventionally given by stoichiometric formula Pb1− x Lax ( Zry ; Ti1− y ) 1− x / 4 O3 , with x=0,09 and y=0,65, also known as PLZT 9/65/35, is an important relaxor ferroelectric system due to its dielectric, electrical and electrooptical properties. Being a ferroelectric material exhibits also properties such as piezo- and piroelectricity, depending upon the extent to which they are prepared. Therefore, this system is very interesting for a range of technological applications. In the thin films format, the composition PLZT 9/65/35 has been widely studied and prepared by several methods. In this project it is proposed the synthesis of thin films of such material by the oxide precursor method in order to understand the dynamics of crystallization process and also to evaluate their physical properties like electrical permittivity and ferroelectric hysteresis. The intention, thus, is collaborate with the information presented in the literature about the properties of PLZT 9/65/35 thin films / Mestre

Superfícies de silício (100) foram inicialmente pré-ativadas em uma solução diluída de ácido fluorídrico contendo PdCl2. Após essa etapa, filmes finos de Cu-Ni-P foram quimicamente depositados utilizando-se um banho químico contendo 15g/l NiSO4.6H2O; 0.2 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O na temperatura de 80ºC onde foi adicionado NH4OH até que o pH da solução atingisse 8,0. Foi observado que as porcentagens estequiométricas de Ni e Cu variaram substancialmente no intervalo de 1 a 3min, e se tornaram praticamente estáveis em 50% e 35%, respectivamente, quando o tempo de deposição foi superior a 3min. Além disso, a porcentagem de P permaneceu quase constante em torno de 17-18% para todos os tempos de deposição. A distribuição de alturas nas imagens FE-SEM resultou bimodal para tempos na faixa de 1 e 3min onde a predominância do modo de maior altura aumentou substancialmente para o tempo de 3min. Tal fato serviu para corroborar a evolução da morfologia superficial de grãos menores com diâmetros na faixa de 0,02 a 0,1µm, predominantemente compostos de Ni, para grãos maiores, na faixa de 0,1 a 0,3µm e predominantemente compostos de Cu. Após um recozimento a 100oC durante 10min em ambiente 20%O2+80%N2, observou-se uma mudança na morfologia superficial em que os aglomerados de fósforo (Po) desapareceram enquanto que os grãos que compunham a imagem não mudaram substancialmente de tamanho após o recozimento. Apesar do desaparecimento dos aglomerados, a concentração de fósforo ainda apresentou valor semelhante ao valor de antes do recozimento (~17-18%). As análises de difração de raios X (XRD) indicaram o aparecimento de um pico de difração alargado ao redor de 22,6º característico de óxido de fósforo (P2O5) com estrutura vítrea amorfa significando que o fósforo em estado puro foi transformado na sua forma oxidada. Por outro lado, picos substancialmente menos intensos de NiO, Ni3P e Si5P6O25 foram observados. Verificou-se também para os filmes recozidos em N2+O2 que a resistividade aumentou para todos os tempos de deposição e o poder termoelétrico medido resultou quase independente do tempo de deposição e, portanto, foi quase independente da espessura do filme para as diferentes temperaturas medidas na faixa de 40 a 120ºC. / Silicon surfaces (100) were initially pre-activated in a diluted hydrofluoric acid solution containing PdCl2. After this step, Cu-Ni-P thin films were chemically deposited using a chemical bath containing 15g/l NiSO4.6H2O; 0.2 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O at the temperature of 80°C where NH4OH was added until the pH of the solution reached 8.0. It was observed that the stoichiometric percentages of Ni and Cu varied substantially for deposition time in the range of 1 to 3min, and became practically invariant at 50% and 35%, respectively, when the deposition time was greater than 3min. In addition, the percentage of P remained almost constant at around 17-18% for all the deposition times. The distribution of heights in the FE-SEM images resulted bimodal for times in the range of 1 and 3min where the predominance of the higher average height mode increased substantially for the time of 3min. This fact allowed one to corroborate the superficial morphology passing from smaller grains with diameters in the range of 0.02 to 0.1µm, predominantly composed of Ni to larger grains in the range of 0.1 to 0.3µm with Cu predominant composition. After an annealing at 100°C for 10min in a 20%O2+80%N2 environment, the phosphorus (Po) agglomerates disappeared while the size of the grains did not change substantially after the annealing. Despite the disappearance of the agglomerates, the phosphorus concentration still remained unchanged (~ 17-18%). X-ray diffraction (XRD) analysis showed a broad diffraction peak around 22.6º, which is characteristic of an amorphous vitreous structure (P2O5). In addition, substantially less intense peaks showing small amounts of NiO, Ni3P and Si5P6O25 were observed. It was also verified for the N2+O2 annealed films that the resistivity increased for practically all the deposition times and the measured thermoelectric power was almost independent of the deposition time and, therefore, was also independent of the film thickness for the various temperatures in the range from 40 to 120ºC.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-05-25T16:32:32Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5239383 bytes, checksum: 9671a275a2e6abb508fbbad63f840b96 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T16:32:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5239383 bytes, checksum: 9671a275a2e6abb508fbbad63f840b96 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um dispositivo spintrônico é aquele onde o spin do elétron (usado no armazenamento da informação) e a carga do elétron (usada no processamento da informação) são mani- pulados ao mesmo tempo, de forma que o ferromagnetismo e as propriedades semicon- dutoras co-existem no mesmo material.Semicondutores Magnéticos Diluídos (DMS) são compostos de um semicondutor dopado com íons de metais de transição. Estes materiais são considerados bons candidatos para seu uso em dispositivos spintrôni- cos, devido a sua temperatura de Curie (Tc) acima da temperatura ambiente. Neste contexto, é imprescindível compreender como as propriedades físicas destes materiais variam com alguns parâmetros, tais como espessura e distribuição dos dopantes. Neste trabalho, filmes finos de SnO2 dopados com cobalto foram crescidos sobre substratos de LaAlO3 (LAO) e SrTiO3 (STO) usando a técnica de sputtering DC/RF pelo mé- todo de co-evaporação e a técnica de Deposição assistida por Laser Pulsado (PLD). Medidas do comportamento magnético dos filmes foram feitas usando um Magnetôme- tro de Amostra Vibrante (VSM). Os filmes foram estudados usando diferentes técnicas experimentais. Com a finalidade de estudar o perfil de concentração do dopante nestes filmes, a técnica de Fluorescência de Raios X em condições de incidência rasante (GI- XRF) foi utilizada bem como foi desenvolvido um programa de cálculo da curva teórica para obtenção de diversos perfis em profundidade dos elementos que compõem o filme. Outras técnicas de espectroscopia de raios X baseadas em luz síncrotron como Espec- troscopia de Absorção de Raios X próximo da borda em condições de incidência rasante (GI-XANES) e Espectroscopia da Estrutura Fina de Absorção de Raios X Estendida (EXAFS), foram utilizadas para estudar a estrutura local entorno do átomo dopante. Além disso, Microscopia de Força Atômica (AFM) e Difração de Raios X (XRD) foram utilizadas para caracterização morfológica da superfície bem como a estrutura de longo alcance dos filmes finos. / An spintronic device is a device where the spin of the electron (used for storage in- formation) and the charge of the electron (used for processing data) are manipulated at the same time, in order to ferromagnetism and semiconducting properties coexist in the same material.Diluted Magnetic Semiconductors (DMS) are composed by a transition metal ion doped semiconductor. These materials are considered good can- didates to be used as spintronic devices, due to their high Curie temperature (Tc) above room temperature. In this context, it is necessary to understand how physi- cal properties of these materials depend on several parameters, such as thickness and dopant distribution. In this work, Co doped SnO2 thin films were grown on LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) substrates using sputtering DC/RF growing technique by co-evaporation method and Pulsed laser Deposition (PLD). Measurements of the mag- netic behavior for these films were performed using a Vibrating Sample Magnetometer (VSM). These films were studied using different experimental techniques. In order to study depth concentration profile of the dopants, Grazing Incidence X-Ray Fluores- cence (GI-XRF) analysis was used and a modeling program was developed in order to calculate the GI-XRF theoretical curve to obtain several depth profiles of the elements present in the films. Other synchrotron-based x-ray spectroscopic techniques such as Grazing Incidence X-ray Absorption Near Edge Structure (GI-XANES) and Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) were used to study the local structure around the dopant atom. Furthermore, Atomic Force Microscopy (AFM) and X-ray Diffraction (XRD) were used to characterize the topography of the surface as well as the long range structure of thin films.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-15Bitstream added on 2014-06-13T19:27:02Z : No. of bitstreams: 1 freire_rlh_me_ilha.pdf: 1499812 bytes, checksum: c68dc0f0c8070f1cf78c922fae42e2df (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O titanato zirconato de chumbo dopado com lantânio, dado convencionalmente pela fórmula estequiométrica Pb1− x Lax ( Zry ; Ti1− y ) 1− x / 4 O3 , com x = 0,09 e y = 0,65, também conhecido como PLZT 9/65/35, é um importante sistema ferroelétrico relaxor devido as suas propriedades dielétricas, elétricas e eletroóticas. Sendo um ferroelétrico, exibe, também, propriedades tais como piezo e piroeletricidade, dependendo apenas das proporções em que são preparados. Logo, esse sistema é bastante interessante para uma gama de aplicações tecnológicas. Na forma de filmes finos, a composição PLZT 9/65/35 tem sido amplamente estudada e preparada pelos mais diversos métodos. Neste trabalho propõe-se a síntese de filmes finos ferroelétricos da composição PLZT 9/65/35 pelo método dos precursores óxidos, a fim de se compreender a dinâmica dos processos de cristalização e, também, avaliar suas propriedades físicas, como permissividade elétrica e histerese ferroelétrica. A intenção, assim, é colaborar com as informações presentes na literatura sobre as propriedades de filmes finos de PLZT 9/65/35 / The lead zirconate titanate doped with lanthanum, conventionally given by stoichiometric formula Pb1− x Lax ( Zry ; Ti1− y ) 1− x / 4 O3 , with x=0,09 and y=0,65, also known as PLZT 9/65/35, is an important relaxor ferroelectric system due to its dielectric, electrical and electrooptical properties. Being a ferroelectric material exhibits also properties such as piezo- and piroelectricity, depending upon the extent to which they are prepared. Therefore, this system is very interesting for a range of technological applications. In the thin films format, the composition PLZT 9/65/35 has been widely studied and prepared by several methods. In this project it is proposed the synthesis of thin films of such material by the oxide precursor method in order to understand the dynamics of crystallization process and also to evaluate their physical properties like electrical permittivity and ferroelectric hysteresis. The intention, thus, is collaborate with the information presented in the literature about the properties of PLZT 9/65/35 thin films

Superfícies de silício (100) foram inicialmente pré-ativadas em uma solução diluída de ácido fluorídrico contendo PdCl2. Após essa etapa, filmes finos de Cu-Ni-P foram quimicamente depositados utilizando-se um banho químico contendo 15g/l NiSO4.6H2O; 0.2 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O na temperatura de 80ºC onde foi adicionado NH4OH até que o pH da solução atingisse 8,0. Foi observado que as porcentagens estequiométricas de Ni e Cu variaram substancialmente no intervalo de 1 a 3min, e se tornaram praticamente estáveis em 50% e 35%, respectivamente, quando o tempo de deposição foi superior a 3min. Além disso, a porcentagem de P permaneceu quase constante em torno de 17-18% para todos os tempos de deposição. A distribuição de alturas nas imagens FE-SEM resultou bimodal para tempos na faixa de 1 e 3min onde a predominância do modo de maior altura aumentou substancialmente para o tempo de 3min. Tal fato serviu para corroborar a evolução da morfologia superficial de grãos menores com diâmetros na faixa de 0,02 a 0,1µm, predominantemente compostos de Ni, para grãos maiores, na faixa de 0,1 a 0,3µm e predominantemente compostos de Cu. Após um recozimento a 100oC durante 10min em ambiente 20%O2+80%N2, observou-se uma mudança na morfologia superficial em que os aglomerados de fósforo (Po) desapareceram enquanto que os grãos que compunham a imagem não mudaram substancialmente de tamanho após o recozimento. Apesar do desaparecimento dos aglomerados, a concentração de fósforo ainda apresentou valor semelhante ao valor de antes do recozimento (~17-18%). As análises de difração de raios X (XRD) indicaram o aparecimento de um pico de difração alargado ao redor de 22,6º característico de óxido de fósforo (P2O5) com estrutura vítrea amorfa significando que o fósforo em estado puro foi transformado na sua forma oxidada. Por outro lado, picos substancialmente menos intensos de NiO, Ni3P e Si5P6O25 foram observados. Verificou-se também para os filmes recozidos em N2+O2 que a resistividade aumentou para todos os tempos de deposição e o poder termoelétrico medido resultou quase independente do tempo de deposição e, portanto, foi quase independente da espessura do filme para as diferentes temperaturas medidas na faixa de 40 a 120ºC. / Silicon surfaces (100) were initially pre-activated in a diluted hydrofluoric acid solution containing PdCl2. After this step, Cu-Ni-P thin films were chemically deposited using a chemical bath containing 15g/l NiSO4.6H2O; 0.2 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O at the temperature of 80°C where NH4OH was added until the pH of the solution reached 8.0. It was observed that the stoichiometric percentages of Ni and Cu varied substantially for deposition time in the range of 1 to 3min, and became practically invariant at 50% and 35%, respectively, when the deposition time was greater than 3min. In addition, the percentage of P remained almost constant at around 17-18% for all the deposition times. The distribution of heights in the FE-SEM images resulted bimodal for times in the range of 1 and 3min where the predominance of the higher average height mode increased substantially for the time of 3min. This fact allowed one to corroborate the superficial morphology passing from smaller grains with diameters in the range of 0.02 to 0.1µm, predominantly composed of Ni to larger grains in the range of 0.1 to 0.3µm with Cu predominant composition. After an annealing at 100°C for 10min in a 20%O2+80%N2 environment, the phosphorus (Po) agglomerates disappeared while the size of the grains did not change substantially after the annealing. Despite the disappearance of the agglomerates, the phosphorus concentration still remained unchanged (~ 17-18%). X-ray diffraction (XRD) analysis showed a broad diffraction peak around 22.6º, which is characteristic of an amorphous vitreous structure (P2O5). In addition, substantially less intense peaks showing small amounts of NiO, Ni3P and Si5P6O25 were observed. It was also verified for the N2+O2 annealed films that the resistivity increased for practically all the deposition times and the measured thermoelectric power was almost independent of the deposition time and, therefore, was also independent of the film thickness for the various temperatures in the range from 40 to 120ºC.