Estudo dos sistemas cerâmicos multifuncionais CaCu3-xSrxTi4O12 (x=0,00; 0,15; 0,30 e 3,00) na forma de pós, bulks e filmes finos - Cortés Suárez, Johan Alexander [UNESP] (2019)
Os sistemas cerâmicos à base de CaCu3Ti4O12 (CCTO) possuem alta potencialidade pelas várias aplicações tecnológicas como: capacitores, memórias resistivas, fotoluminescência, varistores e mais recentemente em sensores de gás. Estas múltiplas aplicações fazem com que este material seja de grande interesse científico e tecnológico. Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar sistemas cerâmicos com fórmula estequiométrica CaCu3-xSrxTi4O12 sendo x = 0,00; 0,15; 0,30 e 3,00; na forma de pó e bulk, preparados por reação em estado sólido, assim como na forma de filmes depositados por RF-sputtering. A partir da difratometria de raios X e refinamento Rietveld dos pós encontrou-se que a amostra com x = 0,00 apresentaram a fase CCTO, e amostras com x = 3,00 a fase Sr0,75Ca0,25TiO3 (SCTO), cuja estrutura é ortorrômbica com grupo espacial Ibmm coeficiente de ajuste (χ2) e fator de estrutura do refinamento Rietveld próximos aos relatados pela literatura. Os pós com x = 0,15 e x = 0,30 apresentaram mistura das fases CCTO, CTO e SCTO. A resposta fotoluminescente mostrou emissão na região azul para as amostras na forma de pós com x =0,00, associada a defeitos profundos dentro do band-gap, a introdução de Sr2+ levou a emissão na região do amarelo- laranja-vermelho, produto de aumento de defeitos rasos e também levou a diminuição no tamanho de partícula, em parte responsável da diminuição na emissão no verde. Espectroscopia Raman foi usada para auxiliar na interpretação da resposta fotoluminescente. Nas cerâmicas na forma de bulk também foi estudada a estrutura cristalina com ajuda do refinamento Rietveld nestas houve combinações das fases CCTO e SCTO em diferentes RESUMO vi proporções com pequenas alterações na estequiometria. A microscopia eletrônica de varredura mostrou que a amostra com x = 0,15 apresentou um significativo crescimento de grão, o qual contribuiu para a elevada constante dielétrica (327979). A diminuição da perda dielétrica obtida para amostras com x = 3,00 foi produto do crescimento da resistência do contorno de grão conforme simulação de circuitos elétricos, este aumento na resistência do contorno de grão fez este sistema apresentar baixa corrente de fuga (81µA) e um coeficiente de não linearidade α=10. Por outro lado, os filmes finos densos mostraram permissividade dielétrica (10), equivalente as relatadas por outros autores com filmes de espessura maior e com baixas perdas dielétricas. A resposta sensora dos filmes porosos mostrou um melhor sinal para o filme preparado com o alvo de x = 0,15. Os filmes foram mais seletivos para o CO. O filme de CCTO (x= 0,00) apresentou um comportamento tipo-n, e o de SCTO (x = 0,15) comportamento tipo p. Os tempos de resposta e de recuperação foram próximos aos de sensores comerciais, porém, estes incrementaram com o número de ciclos realizados.