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Previous issue date: 2015-01-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Materiais cer?micos ferroel?tricos com estrutura perovskita (ABO3) s?o largamente utilizados em componentes de mem?ria no estado s?lido (FeRAM?s e DRAM?s) bem como em capacitores de m?ltiplas camadas, especialmente na forma de filmes finos. Quando dopados com ?ons de zirc?nio, materiais ? base de BaTiO3 formam uma solu??o s?lida conhecida como titanato zirconato de b?rio (BaTi1-xZrxO3). Tamb?m chamado de BZT, esse material pode sofrer significativas mudan?as em suas propriedades el?tricas diante de pequenas varia??es do teor de zirc?nio na rede cristalina. O presente trabalho consiste no estudo dos efeitos dos par?metros de deposi??o de filmes finos de BaTi0,75Zr0,25O3 pelo m?todo de spin-coating sobre sua morfologia e propriedades f?sicas, utilizando um planejamento experimental do tipo Box-Behnken. A resina utilizada no processo de deposi??o foi sintetizada pelo m?todo dos precursores polim?ricos (Pechini) e foi subsequentemente dividida em tr?s parcelas cada qual teve sua viscosidade ajustada para 10, 20 e 30 mPa?s por meio de um viscos?metro rotativo. As resinas foram depositadas em substratos de Pt/Ti/SiO2/Si pelo m?todo de spin-coating em 15 diferentes combina??es de viscosidade, velocidade de rota??o (3000, 5500 e 8000 rpm) e n?mero de camadas depositadas (5, 8 e 11 camadas) previstas no planejamento e ent?o calcinadas a 800?C por 1h. A fase cristalina dos filmes foi determinada por difra??o de Raios-X (DRX) e indexada com a carta JCPDS 36-0019. Morfologia da superf?cie e tamanho de gr?o foram observados por meio de microscopia de for?a at?mica (AFM) indicando filmes bem densificados e tamanho m?dio de gr?o em torno de 50nm. Imagens da se??o transversal dos filmes foram obtidas por interm?dio de microscopia eletr?nica de varredura com emiss?o de campo (MEV-FEG), indicando espessuras bem uniformes variando de 140-700 nm entre amostras. Medidas de capacit?ncia foram realizadas ? temperatura ambiente com a ajuda de um analisador de imped?ncia. Os filmes apresentaram valores de constante diel?trica de 49-277 a 100KHz e baixa perda diel?trica. O planejamento indicou efeitos n?o significativos das intera??es entre os par?metros de deposi??o sobre a espessura dos filmes. A metodologia de superf?cies de resposta possibilitou uma melhor observa??o dos efeitos das vari?veis. / Ferroelectric ceramics with perovskite structure (ABO3) are widely used in solid state
memories (FeRAM?s and DRAM's) as well as multilayered capacitors, especially as a thin
films. When doped with zirconium ions, BaTiO3-based materials form a solid solution known
as barium zirconate titanate (BaTi1-xZrxO3). Also called BZT, this material can undergo
significant changes in their electrical properties for a small variation of zirconium content in
the crystal lattice. The present work is the study of the effects of deposition parameters of
BaTi0,75Zr0,25O3 thin films by spin-coating method on their morphology and physical
properties, through an experimental design of the Box-Behnken type. The resin used in the
process has been synthesized by the polymeric precursor method (Pechini) and subsequently
split into three portions each of which has its viscosity adjusted to 10, 20 and 30 mPa?s by
means of a rotary viscometer. The resins were then deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates by
spin-coating method on 15 different combinations of viscosity, spin speed (3000, 5500 and
8000 rpm) and the number of deposited layers (5, 8 and 11 layers) and then calcined at 800 ?
C for 1 h. The phase composition of the films was analyzed by X-ray diffraction (XRD) and
indexed with the JCPDS 36-0019. Surface morphology and grain size were observed by
atomic force microscopy (AFM) indicating uniform films and average grain size around 40
nm. Images of the cross section of the films were obtained by scanning electron microscopy
field emission (SEM-FEG), indicating very uniform thicknesses ranging from 140-700 nm
between samples. Capacitance measurements were performed at room temperature using an
impedance analyzer. The films presented dielectric constant values of 55-305 at 100kHz and
low dielectric loss. The design indicated no significant interaction effects between the
deposition parameters on the thickness of the films. The response surface methodology
enabled better observes the simultaneous effect of variables.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/20591 |
| Date | 28 January 2015 |
| Creators | Mendes, Armando Monte |
| Contributors | 27816279841, http://lattes.cnpq.br/9558299312183852, Paskocimas, Carlos Alberto, 06296687877, http://lattes.cnpq.br/2365059843175411, Ara?jo, Jos? Humberto de, 24150720444, http://lattes.cnpq.br/2455132422249405, Sousa, Maria Rosimar de, 40622851420, http://lattes.cnpq.br/7568207788731852, Delmonte, Maur?cio Roberto Bomio |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM CI?NCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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