Efeito da substituição de bismuto por samário sobre propriedades físicas de filmes finos de ferrita de bismuto

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Borges, Fábio Vieira de Andrade [UNESP]
• Orientador(a): Araújo, Eudes Borges de [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Ferrita de bismuto; Filmes finos; Brink Layer; Multiferroicos; Samário
• Palavras-chave em Inglês: Bismuth ferrite; Thin films; Multiferroics; Samarium
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/250791

Neste trabalho, foram investigadas as propriedades físicas do sistema multiferroico BiFeO3 (BFO), substituindo íons de Bi por íons de Sm na estrutura perovskita. Filmes finos de Bi(1-x)Sm(x)FeO3 (0,00 ≤ x ≤ 0,18 mol% de Sm) foram sintetizados usando o método químico da rota do ácido acético. As amostras foram cristalizadas a 600 °C, e os resultados de difração de raios X (DRX) confirmaram a formação da estrutura perovskita do BiFeO3, sem fases secundárias. As análises de DRX e espectroscopia Raman mostraram que a estrutura do BiFeO3 foi alterada de romboédrica (R3c), estado ferroelétrico, para ortorrômbica (Pnma), estado paraelétrico, na concentração de substituição de samário em x = 0,14. O limite do estado R3c/Pnma em torno de x = 0,14 é considerado como um limite de fase morfotrópica (MPB). As propriedades físicas dos filmes também foram investigadas usando técnicas de espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia de absorção (UV-VIS) e densidade de corrente elétrica. O método de Rietveld foi usado para calcular os parâmetros de rede e o modelo de Williamson-Hall foi usado para calcular o tamanho do cristalito e a microdeformação. Neste trabalho, através de medidas de espectroscopia de impedância em filmes finos de Bi(1-x)Sm(x)FeO3, mostramos que o uso de um modelo de Brick Layer permite a separação das propriedades elétricas de grãos (g) e do contorno de grãos (GBs). Os resultados indicam que os grãos têm permissividade dielétrica e condutividade elétrica muito maiores do que os GBs. Suas propriedades controlam principalmente as características observadas nos filmes finos estudados. A introdução de samário reduz a condutividade elétrica e aumenta as energias de ativação para transporte de carga em grãos e GBs. Por sua vez, a permissividade dielétrica é reduzida em grãos e sutilmente aumentada em GBs.