Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-11-10Bitstream added on 2014-06-13T18:29:00Z : No. of bitstreams: 1 fujino_rt_me_ilha.pdf: 1368248 bytes, checksum: 23fc604fef6ae55e1b71959e9e2c1606 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A solução sólida (1-x) Pb (Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-xPT) é um ferroelétrico relaxor conhecido pelos altos valores de constante dielétrica e coeficientes piezelétricos. Devido a essas propriedades, o sistema PMN-xPT tem sido intensamente estudado nos últimos anos com potenciais aplicações em diferentes setores da tecnologia. O presente trabalho apresenta o estudo de transições de fases estruturais na solução sólida ferroelétrica 0,70Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-0,30PbTiO3 (PMN-30PT) e 0,65Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-0,35PbTiO3 (PMN-35PT). À temperatura ambiente, cerâmicas de PMN-xPT apresentam várias estruturas dependendo da quantidade de titanato de chumbo (PT): romboédrica (x<0,30) ou ainda monoclínica do tipo MB (0,27<x<0,30), monoclínica do tipo MC (0,30<x<0,35) e Tetragonal (x>0,34). A separação entre a fase romboédrica e a fase tetragonal é denominada de Contorno de Fase Morfotrópico (Morphotropic Phase Boundary-MPB) onde recentemente foi descoberta uma nova fase monoclínica, que pode estar relacionado com os altos valores piezelétricos desse sistema. Nos últimos anos, vários trabalhos foram publicados sobre o MPB, algumas novas características foram propostas por Noheda et al e Singh e Pandey utilizando técnicas de difratometria de pó com radiação síncrotron de alta resolução e medidas dielétricas... / The solid solution (1-x) Pb (Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMN-xPT) is a relaxor ferroelectric known by the high values of dielectric constant and piezoelectric coefficients. Had to these properties, the PMN-xPT system has been intensely studied in recent years with potential applications in different sectors of the technology. The present work show the study of structural phases transitions in the ferroelectric solid solution 0,70Pb (Mn1/3Nb2/3)O3-0,35PbTiO3 (PMN-30PT) and 0,65Pb (Mn1/3Nb2/3) O3-0,35PbTiO3 (PMN-35PT). At room temperature, ceramic of PMN-PT presents some structures depending on the amount of titanate of lead (PT): romboédral (x<0,30), monoclinic of the type MB (0,27<x<0,30), monoclinic of type MC (0,30<x<0,35) and tetragonal (x>0,34). The separation between the romboédral phase and the tetragonal phase is called of (Morphotropic Phase Boundary-MPB) where recently was discovered a new monoclinic phase, that can be related with the high piezoelectric values of this system. In recent years, some works come being published on the MPB, some new characteristics had been proposals for Noheda et al and Singh and Pandey using powder x-ray diffractions with high resolution síncrotron radiation and dielectric measures in the neighborhoods of the MPB. With the use of the technique of infrared... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by IDALCI CRUVINEL DOS REIS null (idalcireis@yahoo.com.br) on 2016-01-27T19:12:31Z No. of bitstreams: 1 Tese_Idalci Cruvinel dos Reis.pdf: 11534800 bytes, checksum: bebcb1750beb5d5066bead83c37b196a (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-01-28T18:47:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 reis_ic_dr_ilha.pdf: 11534800 bytes, checksum: bebcb1750beb5d5066bead83c37b196a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T18:47:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 reis_ic_dr_ilha.pdf: 11534800 bytes, checksum: bebcb1750beb5d5066bead83c37b196a (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás (FAPEG) / Neste trabalho, as características estruturais, microestruturais, ferroelétricas e dielétricas de materiais ferroelétricos com estruturas laminares de bismuto (BLSFs), conhecidos como Aurivillius, foram investigadas. Os sistemas objetos de estudo foram compostos bicamadas (SrBi2Nb2O9, SrBi2Ta2O9, BaBi2Nb2O9) e tricamadas (Bi4Ti3O12), onde foi considerada a dopagem do sítio A da estrutura com lantânio (La3+). As propriedades físicas, portanto, foram investigadas considerando a influência do La3+ para várias concentrações. As cerâmicas foram preparadas pelo método de reação de estado sólido com sinterização em temperaturas acima de 1000 °C, para todos os casos. Para o estudo das propriedades estruturais e microestruturais, foram utilizadas as técnicas de difração de raios-x, Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectrometria de Dispersão de Energia (EDS). As propriedades ferroelétricas e dielétricas foram investigadas a partir da dependência da polarização com o campo elétrico e resposta dielétrica com temperatura, respectivamente. Fases puras foram verificadas para todos os sistemas e analisadas com refinamento pelo método de Reitveld. Os resultados apresentaram indícios de alterações nas estruturas das cerâmicas, o que pode ser associado à influência do lantânio na estrutura. Essas alterações foram confirmadas nas medidas de MEV, onde foi possível observar um aumento significativo dos tamanhos médios dos grãos com aumento do dopante para os sistemas bicamadas e uma redução para o sistema tri-camadas. As medidas de Raman identificaram os modos ativos característicos dos sistemas Aurivillius para todos os sistemas estudados, com influência do conteúdo de lantânio na estrutura. As propriedades ferroelétricas foram confirmadas para todos os casos com uma pequena contribuição da condutividade, que pode ser a causa da obtenção de ciclos de histerese aquém da saturação para alguns casos. Em particular, o sistema SrBi2Ta2O9 revelou ciclos bem característicos e definidos, enquanto o sistema BaBi2Nb2O9 mostrou o comportamento esperado para os ferroelétricos relaxores. Picos bem definidos foram observados na resposta dielétrica para todos os casos, observando uma forte influência do conteúdo de dopante nos parâmetros dielétricos. As características da transição de fases revelam comportamentos associados tanto a um ferroelétrico normal quanto ao comportamento típico de relaxores. Este efeito foi discutido detalhadamente para cada caso. É importante destacar que, para todos os casos, baixos valores de perdas dielétricas foram obtidos, muito abaixo dos reportados na literatura para sistemas Aurivillius. Diante destes resultados, os sistemas aqui estudados são fortes candidatos para aplicações tecnológicas. / In this work the structural, microstructural, ferroelectric and dielectric characteristics of ferroelectric materials with bismuth layer structures (BLSFs), known as Aurivillius, were investigated. The studied materials were based on bi-layers (SrBi2Nb2O9, SrBi2Ta2O9, BaBi2Nb2O9) and tri-layer (Bi4Ti3O12) systems, where the lanthanum (La3+) doping in the A-site of the structure has been considered. The physical properties where, therefore, investigated considering the influence of La3+ at various concentrations. The ceramics were prepared by the solid state reaction method for temperatures above 1000 °C for all the cases. For the investigation of the structural and microstructural properties the x-ray diffraction technique, as well as Raman spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive of Spectrometry (EDS) were used. The ferroelectric and dielectric properties were investigated from the electric field dependence of the polarization and dielectric response with temperature, respectively. Pure phases were found for all the systems and analyzed with structural refinement by the Reitveld’s method. The results showed changes in the structure of the ceramics, which can be associated with the influence of the lanthanum content in the structure. These changes were confirmed in the SEM measurements, where a significant increase in average grain size with the increase of the doping content for bi-layer systems, as well as a reduction in average grain size for the tri-layer system, has been observed. The Raman measurements showed the characteristic bands of the Aurivillius systems, with influence of the lanthanum content in the structure, for all the cases. The ferroelectric properties were confirmed in all cases, with a small contribution of the conductivity, which can be the cause for the observation of unsaturated loops in some cases. Particularly, the SrBi2Ta2O9 system showed very well defined hysteresis loops and the BaBi2Nb2O9 system showed the expected behavior for relaxor ferroelectrics. On the other hand, well defined peaks were observed in the dielectric response for all cases, showing a strong influence of the dopant content in the dielectric parameters. The phase transition characteristics revealed behaviors associated with both normal and relaxor ferroelectrics. This effect has been discussed in details for all the cases. Very low values of the dielectric losses were found, when compared to those reported in the literature for typical Aurivillius systems. This result makes the materials studied here promissory systems for practical applications. / FAPEG: 201310267000048

Esse trabalho de dissertação de mestrado teve como principal objetivo obter amostras do sistema Pb1-xLaxTiO3(PLT) com x = 0,10, 0,15 e 0,20 e, a partir desse material, produzir amostras cerâmicas e filmes finos nanoestruturados e caracterizar suas propriedades estruturais e elétricas. As nanopartículas para a produção das cerâmicas e a solução para a deposição de filmes finos foram obtidas através do método dos precursores poliméricos. As amostras cerâmicas foram sinterizadas através do método convencional e do método de prensagem e aquecimento simultâneo. A caracterização estrutural foi realizada através das técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e espectroscopia de absorção de raios X. Através das técnicas de DRX e espectroscopia Raman foi possível observar os processos de transição de fase estrutural em função da quantidade de lantânio e do tamanho de partícula. Amostras calcinadas a 400°C, que foram caracterizadas como amorfas, apresentam um espectro de absorção de raios X diferente das demais amostras caracterizadas como cristalinas. As amostras cerâmicas sinterizadas em alta temperatura e a pressão atmosférica apresentaram um comportamento microestrutural (grãos micrométricos) e elétrico (ferroelétrico normal) semelhante ao das amostras preparadas através do método de reação do estado sólido. Por outro lado, a amostra cerâmica com x = 0,20 preparada em alta pressão (7,4 GPa) e a temperatura ambiente apresentou somente grãos nanométricos. A manutenção dos grãos em uma escala nanométrica fez com que essa amostra cerâmica apresentasse um comportamento característico de um material ferroelétrico relaxor ao passo que a mesma amostra preparada através do método de síntese convencional (grãos micrométricos) apresentou um comportamento típico de um material ferroelétrico normal. / The main objective of this work was to obtain ferroelectric materials of Pb1-xLaxTiO3 (PLT) composition, with x = 0.10, 0.15 and 0.20, in nanometer scale in order to prepare nanostructure ceramic and thin films and characterize their structural and electric properties. The nanoparticles used to prepared ceramic samples and the solution used to prepared thin films was obtained using the conventional high temperature sintering method and by using high pressure and high temperature simultaneously. The structural modification due to particle size and lanthanum amount was followed by X-Ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and X-Ray absorption techniques. The transition process was followed from XRD pattern and from the Raman spectra. Samples calcined at 400 oC that were characterized as amorphous present different X-ray absorption spectra. The ceramic samples sinterized at high temperature and ambient pressure presented a microstructure (microsized grains) and electrical properties (normal ferroelectric) similar to that observed in the same samples obtained from the solid-state reaction method. On the other hand, the ceramic sample with x = 0.20 prepared at high pressure and at room temperature formed only by nanoparticles present a behavior characteristic of a relaxor ferroelectric material showing the influence of the grain size on the electrical properties of these samples.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-24Bitstream added on 2014-06-13T19:21:30Z : No. of bitstreams: 1 souza_ecf_dr_araiq.pdf: 1912726 bytes, checksum: 2307761479da3506d743212298df0f82 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nesta tese estudou-se a preparação de filmes finos de PZT não dopados e dopados com Nióbio, depositados sobre substratos de Pt/Ti/SiO2/Si para aplicações em memórias não voláteis de acesso randômico (NVRAM) e memórias ferroelétricas de acesso randômico (FeRAM). A dopagem dos filmes de PZT com Nióbio foi realizada visando obter valores ótimos nas propriedades ferroelétricas para a aplicação destes filmes como memórias ferroelétricas. Todavia, problemas como imprint, corrente de fuga e fadiga na polarização, estão presentes nos dispositivos de memórias contendo filmes de PZT sobre substratos platinizados. Para tentar resolver estes problemas, estudamos a produção de eletrodos de LaNiO3 depositados sobre substratos de SiO2/Si, para substituição dos substratos com eletrodos de Pt na preparação de filmes de PZT. Além disso, a dopagem do PZT com Nb levou a uma melhoria na resistência à fadiga em substratos platinizados. Os filmes foram preparados pelo método das soluções precursoras poliméricas. A influência do tratamento térmico, em forno convencional e em forno microondas, nas propriedades microestruturais e ferroelétricas dos filmes também foi avaliada. / In this thesis, we have studied the preparation of non-doped and Nb-doped PZT thin films deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates for applications in NVRAM and FeRAM devices. Nb doping of PZT films produces good values of ferroelectric properties for the application as ferroelectric memories. PZT films on Pt electrodes present imprint, fatigue and leakage current. We have prepared LaNiO3 films on SiO2/Si substrates to substitute Pt electrodes. Moreover, Nb-doped PZT films deposited on Pt electrodes lead to improved fatigue resistance when compared with non doped PZT films. Non-doped and Nb-doped PZT thin films and LaNiO3 thin films were deposited by the polymeric precursor method. The influence of the thermal treatment in conventional and microwaves oven on the microstructural and ferroelectric properties was evaluated.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMACM.pdf: 2001553 bytes, checksum: 0553f37855208fc113879beb0ea75033 (MD5) Previous issue date: 2007-10-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work it was investigated, by using Raman spectroscopy, the effect of the substitucional disorder on the vibrational properties of the ferroelectric ceramics PbTiO3 doped with Samarium, at different temperatures and hydrostatic pressures. This material is interesting from the technological point of view because it is a combination between a material with intense ferroelectric properties and a rare earth ion, with very well known optical properties. From the academic point of view, the main purpose was to study qualitatively and quantitatively the combined chemical and structural effects on the phonon spectrum, which was achieved through measurements of the frequency shifts and broadenings of the vibrational modes, that is, the anharmonic effects. It was also investigated the changes in the Curie temperature, the critical transition pressure values and frequency pressure and temperature coefficients generated by substitucional disorder. A special attention was done to the behavior of the lower frequency mode, the so called soft mode, which plays an important role, whose frequency tends to zero with the approach of the ferroelectric-paraelectric transition. The Raman scattering, due to its sensitivity to short range order, to the character nondestructive, noninvasive is a technique well adapted to the purpose of the present study. The importance of the material and the choice of the technique are justified by the great number and quality of publications related to both in the international literature. / Neste trabalho foram investigados, com o auxílio da Espectroscopia Raman, os efeitos de desordem substitucional nas propriedades vibracionais da cerâmica ferroelétrica PbTiO3, dopado com Samário, com variações de temperatura e pressão. Esse material é interessante do ponto de vista de aplicações tecnológicas, pois é uma combinação entre um material com propriedades ferroelétricas intensas e um íon terra rara com propriedades ópticas muito bem conhecidas. O objetivo deste trabalho foi estudar qualitativa e quantitativamente os efeitos combinados de desordem química e estrutural sobre o espectro de fônons, o que foi feito através de medidas da variação das freqüências dos modos vibracionais em função de pressão hidrostática e temperatura, ou seja, os efeitos anarmônicos. Investigou-se também as possíveis variações no valor da temperatura de Curie (Tc), pressão crítica de transição (Pc). O comportamento do modo de mais baixa freqüência, chamado soft mode, desempenha um papel importante, pois, através de seu comportamento, cuja freqüência tendendo a zero com aproximação da transição ferroelétricaparaelétrica, pode-se avaliar as propriedades ferroelétricas. O espalhamento Raman, devido o seu caráter não destrutivo, não invasivo e pela sua sensibilidade a uma grande variedade dessas características, é uma técnica perfeitamente adaptada a esse propósito. A importância do material e a escolha da técnica são justificadas pelo grande número e qualidade de publicações relacionadas a ambos. Some-se o fato da grande variedade de materiais aos quais a técnica tem sido usada para estudo assim como a inovação nas áreas de aplicação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014.pdf: 4032289 bytes, checksum: a828a9917ab37899d5dbfbcc4b505a31 (MD5) Previous issue date: 2008-08-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work were studied e®ects of cationic substitution, hydrostatic pressure and temperature on the phonon spectra of PLT samples, Pb1¡xLaxTiO3 (PLT), using Raman scattering technique. The samples having La concentration x= 0, 2.5, 5, 10, 15 and 20%, were prepared by the classic powder mixture of oxides. Other complementary techniques were used to characterize the samples as X-ray Di®raction, Scanning Electronic Microscopy (SEM), apparent density measurements (ADM). Besides these cited experimental techniques, the Classic Molecular Dynamic Simulation was used to simulate, theoretically, the Raman scattering experimental results in PLT samples. The vibrational transverse optical (TO) mode frequency, with the lowest value, was specially explored in order to characterize and study the tetragonal-ferroelectric to cubic-paraelectric phase transition observed in PLT samples. With this set of results was possible to create a three-dimensional diagram for the structural phase transition as a function of La concentration, temperature and hydrostatic pressure. In this diagram is seen the critical values for pressure (Pc), La concentration (xc) and temperature (Tc) at the phase transition for each sample. Besides the phase diagram, the results also permitted to determine coe±cients for temperature, pressure and vibrational modes of materials. For the theoretical MD simulation of the structural phase transition induced by temperature was proposed a total potential function for four atoms, determining the ion-ion interaction on the crystalline structure based on the three atoms potential used to simulate PbTiO3. These simulated results show that this potential model can describe correctly the general structural behavior of PLT samples. These findings are in good agreement with the experimental results. / Neste trabalho foram estudados os efeitos de substituição catiônica, pressão hidrostática e temperatura no espectro de fônons de amostras de Pb1¡xLaxTiO3 (PLT) através do espalhamento Raman. As amostras, com concentrações de La iguais 0, 2.5, 5, 10, 15 e 20%, foram preparadas pelo método clássico de mistura de óxidos. Também foram usadas outras técnicas complementares de caracterização entre elas Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e medidas de Densidade Aparente (DA). Além das técnicas experimentais acima citadas, a Dinâmica Molecular Clássica (DM) foi utilizada para simular parte dos resultados experimentais obtidos com o espalhamento Raman. A variação da frequência do modo vibracional transversal óptico de mais baixa frequência foi especialmente explorada a fim de caracterizar a transição da fase tetragonal ferroelétrica para a cúbica paraelétrica. Com estes resultados foi possível construir um diagrama completo de fase estrutural relativamente µa concentração de La, temperatura e pressão hidrostática, obtendo os valores da concentração crítica (Xc), temperatura crítica (Tc) e da pressão crítica (Pc) nas quais ocorreram as transições de fase para cada uma das amostras. Além do diagrama de fase, os resultados permitiram também a determinar os coeficientes de temperatura e pressão das frequências de todos os modos vibracionais. Para a simulação da transição de fase estrutural induzida por variações de temperatura através de DM, foi proposto um modelo de potencial de interação entre íons da rede cristalina, baseado no mesmo modelo de potencial formulado para a simulação do composto PbTiO3 puro encontrado na literatura. Os resultados desta simulação mostram que este modelo de potencial descreve corretamente o comportamento geral desse material, ao mostrar uma boa concordância com certos resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2871.pdf: 3610290 bytes, checksum: 2974efe2a4e98e6a9ec5a2f5c99fe4b2 (MD5) Previous issue date: 2009-10-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, were investigated the occupancy of rare-earth ions in lattice site of the ferroelectric system (Pb,La)(Zr,Ti)O3, or PLZT. The influence on the structural, microestructural, dielectric, ferroelectric, optical and electro-optical properties, due to the aliovalent occupancy were also investigated. The rare-earth oxides (Nd2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 e Yb2O3) were added, at 1.0 weight %, to the ceramic powders of PLZT (with La/Zr/Ti=9/65/35), synthesized by the conventional oxide mixing process, and then were re-calcined. The ceramic bodies, conformed from the milled powders, were densified by uniaxial hot pressing method. The properties of the ceramics were comparatively analyzed as a function of the rare-earth doping ions. The structural characterization, at room temperature, was made using the Rietveld refinement of the XRD patterns. In this way, for each composition, the effective stoichiometry, the lattice parameter and the crystalline symmetry were identified. The occupancy of the rare-earth ions were confirmed in the both, A and B, sites of the PLZT s perovskite structure (ABO3). The ionic occupancy is ruled by its atomic radii, pre-determined by Pauling rules for the structural stability. The effects of the aliovalent ionic occupancy were investigated using a novel parameter, the &#8213;effective radius&#8214;, defined as an average of the radius and the atomic concentration for each coordination number, i.e., a parameter which the geometric characteristic of the ion (ionic radius) and its molar content in each site are considered. In this way, it was observed that dopants with effective radius > 1.2 Å, as the Nd+3, preferentially occupy the A sites of the PLZT s perovskite structure. In this specific case, at room temperature, a cubic crystalline symmetry (paraelectric) was stabilized; a typical quadratic electro-optic effect and a slimloop polarization hysteresis were found. Up to 1.0 weight % of Nd2O3, ~1.9 mol % of Nd+3, were found no formation of segregated phase, that shows the ion stability in the crystalline lattice. The preferential occupancy of the A sites, as also in the case of the Ho+3, have the formation of lattice vacancies in the A sites, as consequence. The effects of these vacancies are the decrease of the polarization values and an increase of the diffusiveness of the phase transition. By the way, for doping ions with effective radius <1Å, as in the case of the Tm+3 and Yb+3, the preferential occupancy in the PLZT s perovskite structure are in the B sites. In such way, oxygen sites vacancies (VO) are originated. For these cases, an increase of the electrical polarization, the ferroelectric fatigue process and the linear electro-optic effect could be observed. In this case, for the doping content of 1.0 weight %, added in the PLZT s matrix, a formation of segregated phase and a consequent reduction the optical transmittance values can be observed. Dopants with intermediary effective radius, as the Er+3, have the lattice occupation in the both (A and B) sites equally divided, and the effects of this class of occupancy are mixed from the two cases discussed. Based on these results, it is proposed one limit for the trivalent ions occupancy in both A/B sites of the perovskite structure of the PLZT 9/65/35, where the effects of aliovalent ion substitution induce different changes in the properties of the ceramics. / Neste trabalho investigou-se a ocupação de sítios na rede cristalina do sistema ferroelétrico perovskita (Pb,La)(Zr,Ti)O3, ou PLZT, por íons terras-raras trivalentes, utilizados como dopantes, e a influência dessa ocupação nas propriedades estruturais, microestruturais, dielétricas, ferroelétricas, óticas e eletro-óticas do material na forma cerâmica. Os óxidos terras-raras dopantes (Nd2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 e Yb2O3) foram adicionados, na concentração de 1,0 % em peso, aos pós cerâmicos de PLZT (com La/Zr/Ti=9/65/35), sintetizados pelo método convencional de mistura de óxidos, e re-calcinados. Corpos cerâmicos, conformados a partir dos pós moídos, foram densificados por prensagem uniaxial a quente. As propriedades das cerâmicas foram analisadas comparativamente em relação ao tipo/efeito do dopante terra-rara. A caracterização estrutural, a temperatura ambiente, foi realizada a partir do refinamento dos perfis de difração de raios X utilizando o método de Rietveld. Assim, se propôs, para cada composição de PLZT dopado, a estequiometria efetiva, o parâmetro de rede e a simetria cristalina. Confirmou-se que a ocupação dos dopantes terras-raras nos sítios A e B da matriz perovskita (ABO3) do PLZT é ditada pelo tamanho de seus raios iônicos, já previstos pela análise das regras de estabilidade estrutural de Pauling. Portanto, o efeito da ocupação (aliovalente) desses íons substitucionais foi investigado em função de um novo parâmetro, o &#8213;raio efetivo&#8214;, definido pela média ponderada do raio iônico, considerando-se o número de coordenação, e a concentração do dopante do sítio ocupado, ou seja, um parâmetro que considera a característica geométrica do íon (a qual o identifica), assim como sua concentração molar relativa no sítio ocupado. Assim, foi observado que dopantes com valores de raio efetivo > 1,2 Å, como no caso do Nd+3, têm ocupação preferencial nos sítios A da matriz PLZT. Neste caso, a temperatura ambiente, se estabiliza uma simetria cristalina do tipo cúbica (paraelétrica), o que resulta em um material com efeito eletro-ótico predominantemente quadrático e curvas de polarização versus campo elétrico do tipo slim-loop. Observou-se até o limite de 1,0% em peso de Nd2O3 adicionado, o que equivale a ~1,9% em mol do íon Nd+3, não há a formação de fases segregadas, o que indica sua estabilidade na rede cristalina. A ocupação aliovalente preferencial nos sítios A, neste caso como também no caso do Ho+3, resulta na formação de vacâncias nesse mesmo sítio, VA, assim, os efeitos dessas vacâncias, como a redução dos valores da polarização e o aumento da difusividade da transição de fase podem ser observados. Já para o caso de dopantes com raio efetivo <1 Å, caso de Tm+3 e Yb+3, observou-se que sua ocupação preferencial ocorre nos sítios B da estrutura perovskita do PLZT. Neste caso a formação de vacâncias, por ser também uma ocupação aliovalente, ocorre nos sítios do oxigênio, Vo. As conseqüências dessas vacâncias, como o aumento da polarizabilidade, o processo de fadiga ferroelétrica e o efeito eletro-ótico linear, foram observadas para essas cerâmicas. Para a concentração de 1,0% em peso desses óxidos adicionado à matriz de PLZT já se observa a formação de fases segregadas, o que resulta na redução dos valores da transmissão ótica. Dopantes com raios efetivos intermediários, como é o caso do Er+3 possuem ocupação dividida entre os sítios A e os sítios B, tal que as influências dessa incorporação são mistas para os dois casos. Desse modo, baseado nesses resultados, propõe-se a existência de um limite de concentração de dopantes trivalentes nos sítios A (ou B) da estrutura perovskita do PLZT 9/65/35, tal que os efeitos de sua ocupação podem ser vistos com diferentes tendências em relação à matriz sem dopante.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJSG.pdf: 1135396 bytes, checksum: b3e53ebb2a7e53dbbd718828cf88d769 (MD5) Previous issue date: 2004-12-13 / In the last decades, the high frequency dielectric response has been one of the most studied issues in the ferroelectricity area. The main dielectric characteristic is the strong dependence of the dielectric parameters (real and imaginary component of the dielectric permittivity) with the measuring frequency (dielectric dispersion). Among them, the perovskite-structured family, such as barium titanate (BaTiO3), pure and modified lead zirconate titanate (PZT and PLZT, respectively), and some others similar compounds can be emphasised. In order to explain such phenomenon some theoretical models have been proposed, nevertheless a major discussion about the true mechanism responsible for the microwave dielectric dispersion remains still open. In this work, a pressurecontrolled sample holder for microwave dielectric measurements is presented. The experimental set-up involves a coaxial line coupled to a pressure-controlled sample holder able to obtain the dielectric characterization as a function of the temperature. On the other hand, the microwave dielectric dispersion process was investigated in the relaxor and normal ferroelectric composítions of lanthanum modified lead titanate ceramics. The obtained results were discussed concerning a damped harmonic oscillator, considering the vibration of the boundaries of the polar regions, independently of their structure, as the mechanism responsible for the high frequency dielectric anomalies (dielectric dispersion and resonance) in ferroelectric systems. / Nas últimas décadas a resposta dielétrica de altas freqüências (~GHz) tem sido um dos assuntos mais estudados na área da ferroeletricidade. Sua principal característica dielétrica se constitui em uma forte dependência dos parâmetros dielétricos (componente real e imaginária da permissividade dielétrica) com a freqüência em um amplo intervalo de temperatura (dispersão dielétrica). Dentre os ferroelétricos mais investigados, encontramos basicamente sistemas compostos por estruturas perovskitas tais como, titanato de bário (BaTiO3), titanato zirconato de chumbo puro ou modificado com lantânio (PZT e PLZT, respectivamente), entre outros. Com o intuito de explicar o comportamento dos parâmetros dielétricos na região de altas freqüências, muitos modelos têm sido propostos. No entanto, a discussão a respeito do verdadeiro mecanismo responsável por tal comportamento permanece ainda em aberto. Neste trabalho, desenvolvemos um sistema experimental otimizado para obter medidas dielétricas em materiais ferroelétricos na região de freqüências de microondas. O sistema é composto por uma linha coaxial acoplada a um suporte de amostra controlado por pressão uniaxial que permite a caracterização dielétrica em um amplo intervalo de temperatura. O processo de dispersão dielétrica em microondas foi investigado em cerâmicas de titanato de chumbo modificado com lantânio para composições com características de transição de fase normal e relaxora. Os resultados obtidos foram discutidos considerando um oscilador harmônico amortecido, sendo a vibração do contorno das regiões polares, de forma geral, o mecanismo responsável pelas anomalias dielétricas observadas (dispersão dielétrica e ressonância) nos sistemas ferroelétricos, independente de sua estrutura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1982.pdf: 24286598 bytes, checksum: 32a93fa9238fceeb0d34dcefb57ca4dd (MD5) Previous issue date: 2006-08-04 / Financiadora de Estudos e Projetos / The ferroelectric titanate of lead modified with Lanthanum metal system (or PLT) is the most studied of the perovskite structure. It is known that ceramic bodies with specify compositions and adequately chemical preparations can present transparency. However, a quantitative or qualitative analysis of its electro-optics characteristics was not carried through. Therefore, in this work it was ceramic preparation of PLT and the characterization and analysis of concentration of Lanthanum metal and the conditions of processing influence in its microstructural, dielectric, ferroelectrics, optic, structural and electro-optics properties. In this work the solid state was used in the obtained of PLT, using the nominal formula (Pb1-xLax)TiO3, with 0.18_ x _ 0.23. Ceramic bodies had been firing by the uniaxial Hot Pressing technique. Heat treatments in conventional oven under O2 and PbO atmosphere, had been used for the improvement of the transmitance of the samples. In the DRX analysis it was observed formation of perovskite phase with tetragonal symmetry as principal in the powder with little variation of the tetragonalidade factor in function of the Lanthanum metal concentration. For the densitied ceramics, it was meet perovskite phase with tetragonal symmetry and an reduction of the tetragonalidade factor of with the increase of the Lanthanum metal concentration. The grain average size of the ceramic bodies linearly increased with the Lanthanum metal concentration, presenting distinct dependence for each composition in relation to the heat treatment. The dielectric and ferroelectrics properties had been affected by the high conductivity presented for the ceramic bodies with less than 20h of thermal treatment. Such conductivity, as well as the opacity and the yellow color observed in the samples, was associated with the presence of the phase PbO in the grain boundaries. However, high values of transmitance in the next infra-red and visible region and less dielectric losses in low frequencies could have been observed in samples with 20h thermal treatment, depending on the Lanthanum metal concentration. For x=0.23, the highest concentration of analyzed La, the ceramic bodies thermal treatments presented a reduction in the transmittance, probably due ix to the effect of light scattering of rich Lanthanum metal phases precipitated in the grain boundaries (even though it was not detected for DRX). For the first time, the electro-optic coefficients could have been considered for PLT ceramics. The results had shown the importance of thermal treatment after-hot pressing and the concentration of Lanthanum metal in the obtaining of the transparent ceramic bodies with structural, microstructural, electric and optic properties adjusted for the technological applications. / O sistema ferroelétrico titanato de chumbo modificado com lantânio (ou PLT) encontra-se entre os mais conhecidos com estrutura perovskita. Sabe-se, também, por um único trabalho na literatura, que corpos cerâmicos de PLT em composições especificas e preparados adequadamente podem apresentar transparência. Contudo uma análise quantitativa, ou mesmo qualitativa de suas características eletro-ópticas ainda não foi realizada. Por isso, neste trabalho propôs-se a preparação de cerâmicas de PLT para a caracterização e análise da influencia da concentração de lantânio e das condições de processamento em suas propriedades estruturais, microestruturais, dielétricas, ferroelétricas, ópticas e eletro-ópticas. Este trabalho utilizou o processo de síntese por reação de estado sólido na obtenção de pós cerâmicos do sistema ferroelétrico de titanato de chumbo modificado com lantânio, utilizando a fórmula nominal (Pb1-xLax)TiO3, com 0,18 _ x _ 0,23. Corpos cerâmicos foram densificados pela técnica de prensagem uniaxial a quente, tratamentos térmicos, em forno convencional em atmosfera de O2 e PbO, foram utilizados para melhora do grau de transmitância das amostras. Com a análise por difração de raios X observou-se a formação de fase perovskita com simetria tetragonal como majoritária, nos pós com pouca variação do fator de tetragonalidade em função da concentração de lantânio. Para as cerâmicas densificadas, encontrou-se a fase perovskita com simetria tetragonal e uma diminuição acentuada do fator de tetragonalidade com o aumento da concentração de lantânio. O tamanho médio de grão dos corpos cerâmicos aumentou linearmente com a concentração de lantânio, apresentando dependência distinta para cada composição em relação ao tempo de tratamento térmico. As propriedades dielétricas e ferroelétricas foram fortemente afetadas pela alta condutividade apresentada pelos corpos cerâmicos densificados com menos de 20h de tratamento térmico. Tal condutividade, assim como a opacidade e a cor avermelhada observada nas amostras, foi associada à presença da fase de PbO em forma amorfa nos contornos de grão. Contudo altos valores de transmitância na região do visível e infravermelho próximo e menores perdas dielétricas em baixas freqüências puderam ser observadas em amostras com tratamento térmico de 20h, dependendo da concentração de lantânio. Para x=0,23, a mais alta concentração de La analisada, os corpos cerâmicos tratados termicamente apresentaram uma redução na transmitância provavelmente devido ao efeito de espalhamento de luz de fases ricas em lantânio precipitado nos contornos de grão (embora não detectadas por difração de raios X). Pela primeira vez, os coeficientes eletro-ópticos de cerâmicas de PLT puderam ser estimados. Os resultados obtidos mostraram a importância de tratamento térmico pós-prensagem a quente e da concentração de lantânio na obtenção corpos cerâmicos de PLT transparentes com propriedades estruturais, microestruturais, elétricas e ópticas adequadas a aplicações tecnológicas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2648.pdf: 4923175 bytes, checksum: c76fe6630f9c0913e4f5d7d69b1002d9 (MD5) Previous issue date: 2008-11-26 / This work seeks to improve the modeling, analysis and the optimization of the parameters of piezoelectric transformer (PT) built with polarized Pb(Zr,Ti)O3 electro-ceramics for applications in power conversion, as well as to characterize them. The main motivation resides in the great similarity of the electric model of the PT in relation to the LC resonant tanks plus magnetic transformer commonly employees in AC/DC and DC/DC power converters. Such similarity could make possible its application in power conversion, with good energy efficiency, as well as reduction of volume, weight, complexity, cost and electromagnetic emission, when compared to the converters based on magnetic devices, that today dominate almost all the applications. The power conversion accomplished in way more and more rational and with low losses of energy it is, without a doubt, one of the great concern of our time, for the expressive economic and environment impacts. A PT is a electric device that combines an piezoelectric driver on the primary side with a piezoelectric receiver on the secondary side. Both can work with transverse or longitudinal vibration modes. These drivers and receivers are made of piezoelectric elements, being for its time composed of metal plates (electrodes) and of polarized electro-ceramics. To the likeness of the magnetic transformers, piezoelectric transformers are transmission devices of electric energy, even so accomplished through eletro-mechanic coupling between the driver and the receiver. They can be used in the function of insulators, reducers or elevators of the applied voltage on the primary side. Based on the piezoelectric and wave equations, the electric equivalent circuit of a piezoelectric transformer in radial-mode vibration was obtained and later on improved, starting from a more complete approach, including effects that are usually despised. A performance analysis was accomplished through computer simulation and it was explored the limits for the power rate transfer for thermal and electromechanics considerations. Later on an outline of optimization of the piezoelectric transformer in a radial-mode was traced, in order to maximize the efficiency and of adapting it to applications of power conversion; also through computer simulation. Since the electric equivalent circuit of a piezoelectric transformer is commonly identical to the LC resonant tanks used in power conversion in high frequency switch-mode resonant scheme, the PT can substitute the magnetic transformer, the indutor and the capacitor of the resonant tanks, as well as to increase the energy efficiency and to reduce significantly the number of devices, the volume, the cost and the electromagnetic emission of an application in power conversion. / Este trabalho visa a aperfeiçoar a modelagem, analisar, simular e otimizar os parâmetros de transformadores piezoelétricos de modo radial, construídos com cerâmicas ferroelétricas de Pb(Zr,Ti)O3 polarizadas, para aplicações em conversão de potência, além de caracterizá-los fisicamente. A principal motivação reside na grande similaridade do modelo elétrico do transformador piezoelétrico em relação ao circuito-tanque LC mais transformador magnético comumente empregado em conversores AC/DC e DC/DC. Tal similaridade poderia viabilizar a aplicação do mesmo em conversão de potência com boa eficiência energética e com redução de volume, peso, complexidade, custo e emissão eletromagnética, quando comparado aos conversores baseados em dispositivos magnéticos, que hoje dominam quase todas as aplicações. A conversão de potência realizada de forma cada vez mais racional e com baixas perdas de energia é sem dúvida uma das grandes preocupações da nossa época, pelos grandes impactos econômicos, tecnológicos e ambientais que acarreta. Um transformador piezoelétrico é um dispositivo que combina um atuador piezoelétrico no lado primário com um transdutor piezoelétrico no lado secundário. Ambos podem trabalhar com modos de vibração transversais ou longitudinais. Estes atuadores e transdutores são feitos de elementos piezoelétricos, sendo por sua vez compostos de placas (eletrodos) e de materiais cerâmicos ferroelétricos polarizados. À semelhança dos transformadores magnéticos, os transformadores piezoelétricos são dispositivos de transmissão de energia elétrica, porém realizada via acoplamento eletromecânico entre o atuador e o transdutor. Eles podem ser utilizados na função de isoladores, redutores ou elevadores da tensão aplicada no primário. Baseado nas equações piezoelétricas e nas equações de onda, o circuito equivalente elétrico de um transformador piezoelétrico de modo radial foi obtido e posteriormente melhorado, a partir de uma abordagem mais completa, incluindo efeitos que normalmente são desprezados. Realizou-se uma análise de desempenho através de simulação computacional e exploraram-se os limites para a transferência de potência impostos por considerações térmicas e eletromecânicas. Posteriormente foi traçado um esquema de otimização do transformador piezoelétrico de modo radial, a fim de maximizar a eficiência e adequá-lo a aplicações de conversão de potência; também através de simulação computacional. Desde que o circuito equivalente elétrico de um transformador piezoelétrico é idêntico ao circuitotanque LC comumente usado em conversão de potência em modo chaveado ressonante de alta frequência, ele poderá substituir o transformador magnético, o indutor e o capacitor do circuitotanque; possivelmente aumentar a eficiência energética e certamente reduzir o número de dispositivos, o volume, o custo e a emissão eletromagnética de uma aplicação em conversão de potência.