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

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2028.pdf: 20320908 bytes, checksum: 19a1f70873f761e8b87449bb46977f88 (MD5) Previous issue date: 2008-10-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / Lead titanate zirconate (PZT) and lanthanum-modified lead titanate zirconate (PLZT) ferroelectric ceramics have been great scientific and technologic interest, due to the possibility of your physics properties can be optimized and adequated for specific technologic applications. Scientifically, the anelastic characterization of the phase transitions have a fundamental importance to understand the phenomenology and behavior of the intrinsic properties. In this work, the phase transition exhibit by PZT and PLZT were studied, for Zr/Ti ratios of 40/60 and 65/35 for PZT, and Zr/Ti ratio 65/35 for PLZT, with lanthanum concentration between 5 mol-% and 9 mol-%, by mechanical spectroscopy technique. The nelastic spectra as a function of temperature and frequency were performed in acoustic elastometer equipment, operating in a temperature range of 300 K and 770 K, with frequencies in a kHz bandwidth, for heating rate of 1 K/min, under a pressure higher than 10−5 Torr. Dielectric chracterizations of PZT 40/60 and PZT 65/35 ceramics showed the normal ferroelectric behavior of ferroelectric-paraelectric phase transition. Dielectric analysis of PLZT ceramics showed the change of the normal ferroelectric behavior to relaxor-like and diffusive behaviors for the ferroelectric-paraelectric phase transition with the increase of the lanthanum amount. Anelastic spectra of PZT 40/60 showed the presence of two anomalies associated with relaxation mechanism of interaction between 900 domain walls with Zr and Ti vacancies, and the ferroelectric-paraelectric phase transition, respectively. For PZT 65/35 the anelastic results appoint the presence of one single anomaly associated to ferroectric-paraelectric phase transition. PLZT 5/65/35 and PLZT 8/65/35 showed in anelastic spectra two frequency-independent anomalies, associated to ferro-ferroelectric and ferroelectric-paraelectric phases transitions. In anelastic spectra of PLZT 9/65/35 was observed only one single anomaly associated to ferroelectric-paraelectric phase transition. The anelastic and dielectric spectra analysis showed the same behavior of temperature of ferroelectric-paraelectric phase transition with the change of lanthanum amount, where were observed the decrease of temperature of ferroelectric-paraelectric phase transition as a function of the increase of lanthanum amount. The effect of symmetry exchange in PZT ceramics not showed the change in electromechanical coupling type, being this linear coupling type between strain and polarization. The increase of lanthanum amount in PLZT ceramics showed a continuum change of electromechanical coupling type, starting with a linear coupling between strain and polarization (PZT 65/35) and changing to linear coupling in strain but quadratic in polarization (PLZT 8/65/35 and PLZT 9/65/35). / As cerâmicos ferroelétricas de titanato zirconato de chumbo (PZT) e de titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT) apresentam grande interesse científico e tecnológico devido a possibilidade de suas propriedades físicas poderem ser otimizadas e adequadas para aplicações tecnológicas específicas. Cientificamente, a caracterização anelástica de suas transições de fase é de fundamental importância, pois possibilita uma maior compreensão do comportamento e da fenomenologia de suas propriedades intrínsecas. Neste trabalho, foram estudadas as transições de fase exibidas pelas cerâmicas de PZT e PLZT, com razões Zr/Ti de 40/60 e 65/35 para as cerâmicas de PZT, e para a razão Zr/Ti = 65/35 para o PLZT, variando-se o teor de lantânio entre 5%-mol e 9%-mol, através da técnica de espectroscopia mecânica. Os espectros anelásticos em função da temperatura e freqüência foram obtidos utilizando-se do equipamento elastômetro acústico, operando num intervalo de temperatura entre 300 K e 770 K, com freqüências da ordem de quilohertz, e taxa de aquecimento de 1 K/min e pressão melhor que 10−5 Torr. As caracterizações dielétricas para as cerâmicas de PZT 40/60 e PZT 65/35 demonstraram o comportamento ferroelétrico normal para a transição de fase ferroelétricaparaelétrica. Para as cerâmicas de PLZT as análises dielétricas demonstraram que o aumento do teor de lantânio neste sistema cerâmico levou a uma mudança do comportamento ferroelétrico normal , para o relaxor e difuso da transição de fase ferroelétrica-araelétrica. Os espectros anelásticos da cerâmica de PZT 40/60 apresentaram duas anomalias que foram associadas ao mecanismo de relaxação devido a interação entre paredes de domínios de 900 com vacâncias de Zr e Ti, e com a transição de fase ferroelétrica-paraelétrica, respectivamente. Para o PZT 65/35 os resultados anelásticos apontaram a presença de uma única anomalia associada com sua transição de fase ferroelétrica-paraelétrica. As cerâmicas de PLZT 5/65/35 e PLZT 8/65/35 exibiram em seus espectros anelásticos a presença de duas anomalias independentes da freqüência de análise, sendo associadas as transições de fase ferro-ferroelétrica e ferroelétrica- paraelétrica. O PLZT 9/65/35 apresentou em seu espectro anelástico a anomalia que foi associada a transição de fase ferroelétrica-paraelétrica. As análises tanto dos espectros anelásticos quanto dos dielétricos reproduzem o comportamento da dependência da temperatura da transição de fase ferroelétrica-paraelétrica com a variação do teor de lantânio, onde observou-se a diminuição do valor da temperatura de transição em função do aumento do teor de lantânio. O efeito da mudança de simetria nas cerâmicas de PZT não evidenciou qualquer alteração no tipo de acoplamento eletromecânico deste sistema, sendo este acoplamento do tipo linear entre a deformação e a polarização. O aumento do teor de lantânio nas cerâmicas de PLZT levou a uma mudança contínua no tipo de acoplamento deste sistema, iniciando-se no acoplamento linear entre deformação e polarização (PZT 65/35) e alterando-se para um acoplamento linear com a deformação e quadrático com a polarização (PLZT 8/65/35 e PLZT 9/65/35).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5339.pdf: 3033412 bytes, checksum: 3e684081236853aacfacccef70bd4635 (MD5) Previous issue date: 2009-10-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / Lead titanate zirconate modified with lanthanum, or PLZT, is one the most ferroelectric compounds utilized in electronic devices, due to its versatility and low production costs in comparison with single-crystalline materials. When adequately prepared, this system presents good optical (high optical transmission) properties, in the visible and near infrared range, and can be electro-optically characterized. Recently, in the end of 90 s, it was verified its high potential as host of photoluminescent ions, as the lanthanide (rare-earth) family. The possibility to use its electro-optic properties (due to its ferroelectric characteristics) and its photoluminescent properties (achieved by the doping process) together ,enlarges the range of application of this system. In this way, the electro-optical characterization of doped PLZT ceramics becomes essential, besides the photonic characterization. In this work, the Senarmont compensator method for electro-optical characterization, or dynamic method, was instrumented, and the values of the induced (due to the quadratic electrooptic effect, Kerr) and permanent (due to the linear electro-optic effect, Pockels) birefringence were determined as a function of the temperature, wave-length and electric-field frequency, of the rare-earth (Nd2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 e Yb2O3) doped PLZT, with La/Zr/Ti=9/65/35, ceramics. The results shown a relationship between of the electro-optic (electro-optic coefficients, or birefringence values) and the dielectric, ferroelectric and structural properties (studied in others works) of the ceramics, that were related with the site occupancy and the structural defects due to the aliovalent dopant. It also can be identified two distinct birefringence dependence as a function of the electric field, for the same electro-optic effect (Kerr, or Pockels), identified as a function of the doping process. In the case of electro-optical characterizations in function of the variable frequency, was observed an agreement with the characterization ferroelectric results made in other works in GCFerr, being evidenced the reduction of electro-optical properties with increasing frequency, where if it observed the occurrence of anomalies in the Pockels response with direct influence on the response Kerr. The characterization as a function of wavelength showed the occurrence of two types of behavior depending on the dopant ion used, being one of them the reduction of the values of birefringence with increasing wavelength (the samples pure and doped ions neodymium (Nd) and ytterbium (Yb)), with a tendency to expected behavior in the literature, however, in the second was seen irregular increase birefringence with increase wavelength (for samples doped with ions holmio ( Ho), erbium (Er) and thulium (Tm),not existing relation with to the theoretical models adopted. In relation the characterization as a function of temperature, this was carried through in a temperature interval that understood the characteristic temperatures of systems relaxores (freezing temperature (TF), the maximum dielectric permittivity (TM (e)) and Burns (TB)), except for the sample doped with neodymium ions, whose freezing temperature is below interval worked. By the curve of birefringence (Δn) as a function of temperature was possible to determine the temperature of maximum birefringence for each of the samples, correlated them with each other. Through the curve (d Δn / dt) vs. T was possible to identify a relationship between the maximum variations, positive and negative birefringence with the temperature characteristics TF and TB. / Entre os sistemas ferroelétricos, o sistema titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT) é um dos mais amplamente utilizados em dispositivos eletrônicos, dada sua versatilidade em aplicações e relação de custo quando comparado aos materiais monocristalinos utilizados nessa mesma área. Quando preparado pelo devido método de síntese, apresenta excelentes propriedades óticas (altos valores de transmissão ótica) desde a região do visível ao infravermelho próximo, possibilitando uma adequada caracterização de suas propriedades óticas e eletro-óticas. Recentemente, a partir do final da década de 90, foi verificada sua alta potencialidade como matriz hospedeira para íons fotoluminescentes, como os da família dos lantanídeos (ou terras-raras). A possibilidade do uso conjunto das propriedades eletro-óticas (dado seu caráter ferroelétrico) e de suas propriedades luminescentes (devido à incorporação de dopantes laser-ativos) aumentou ainda mais a possibilidade de aplicação desses materiais. Desse modo, a caracterização eletro-ótica das cerâmicas de PLZT dopado torna-se indispensável, além de sua caracterização fotônica. Sendo assim, neste trabalho foi instrumentado um sistema de caracterização eletro-ótica, utilizando o método do compensador Senarmont, também conhecido como método dinâmico, para determinar os valores da birrefringência induzida (devido ao efeito eletro-ótico quadrático, Kerr) e a permanente (devido ao efeito eletro-ótico linear, Pockels) em função da temperatura, comprimento de onda e frequência do campo elétrico de prova para composições cerâmicas de PLZT na razão La/Zr/Ti=9/65/35, dopadas com os óxidos terras-raras Nd2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 e Yb2O3, na quantidade de 1,0% em peso. Os resultados mostraram que há uma relação entre as propriedades eletro-óticas encontradas (seja na forma de valores dos coeficientes eletro-óticos, ou na variação da birrefringência) com as propriedades dielétricas, ferroelétricas e estruturais (já observadas em outros trabalhos do grupo de pesquisa no qual esta dissertação foi realizada) das cerâmicas que, por sua vez, foram relacionadas com o tipo de ocupação e de defeitos gerados devido à incorporação dos dopantes. Além disso, foi possível observar que para uma mesma composição pode ocorrer a presença dos dois tipos de efeitos eletro-óticos - Kerr e Pockels - com proporções distintas em função do tipo de dopante. Através desse método, para esse conjunto de amostras, também foi possível identificar dois tipos distintos de variações da birrefringência em função do campo elétrico para um mesmo efeito eletro-ótico (Kerr, ou Pockels), que também puderam ser associados com o tipo de ocupação dos dopantes. Em se tratando das caracterizações eletro-óticas em função da variável frequência, foi observada uma concordância com os resultados da caracterização ferroelétrica, realizada em outros trabalhos no GCFErr, sendo evidenciada a redução das propriedades eletro-óticas com o aumento da frequência, em que se observou a ocorrência de anomalias na resposta Pockels com influência direta na resposta Kerr. A caracterização como uma função do comprimento de onda mostrou a ocorrência de dois tipos de comportamentos, dependendo do íon dopante utilizado, sendo um deles a redução dos valores da birrefringência com o aumento do comprimento de onda (caso das amostras pura e dopadas com os íons neodímio (Nd) e itérbio (Yb)), havendo certa tendência ao comportamento previsto em literatura, no entanto, no segundo caso foi constatado o aumento irregular da birrefringência com o aumento do comprimento de onda (caso das amostras dopadas com os íons holmio (Ho), érbio (Er) e túlio (Tm), não havendo relação com os modelos teóricos adotados. Quanto à caracterização em função da temperatura, esta foi realizada em um range de que compreendeu as temperaturas características de sistemas relaxores (de freezing (TF(e)), máxima permissividade dielétrica (TM(e)) e Burns (TB(e))), exceto para a amostra dopada com o íon neodímio, cuja TF(e) estava abaixo do intervalo considerado. Através da curva de birrefringência (Δn) em função da temperatura foi possível determinar a temperatura de máxima birrefringência para cada uma das amostras, correlacionado-as entre si. Através da curva de (dΔn/dt) vs. T, foi possível constatar uma relação entre as máximas variações, positiva e negativa, da birrefringência com as temperaturas características TF e TB.