Estudo das propriedades físicas de sistemas ferroelétricos com estruturas tipo Aurivillius - Reis, Idalci Cruvinel dos [UNESP] (2015)
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.