Correlação entre propriedades (di)elétricas e características (micro)estruturais em materiais termistores PTCR do tipo Ba1-x(TR)xTiO3

• Processo: 12/06448-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 21 de agosto de 2012
• Data de Término da vigência: 20 de agosto de 2013
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Jean-Claude Mpeko
• Beneficiário: Jean-Claude Mpeko
• Pesquisador Anfitrião: Rishi Raj
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Colorado Boulder, Estados Unidos
• Assunto(s): Espectroscopia dielétrica Impedância elétrica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Características (Mico)estruturais | Eletrocerâmicas de BaTiO3 | Espectroscopia Dielétrica | Flash Sintering | Impedância | Termistores PTCR | transporte elétrico | Propriedades e Caracterização (Di)elétricas de Materiais

Resumo

Os ferroelétricos são continuamente objeto de um grande número de pesquisas devido à sua reconhecida potencialidade para o desenvolvimento de diversos dispositivos ferro, piro e piezelétricos. Dentre estes materiais, o BaTiO3 é caracterizado por mostrar, também, o efeito termistor PTCR (Positive Temperature Coefficient of Resistivity) quando dopado com cátions tri- ou penta-valentes. Sabe-se, basicamente, que este efeito envolve a formação de barreiras do tipo p-n nas interfaces dos grãos. Apesar dos diversos estudos até aqui realizados, sendo identificados vários os fatores que podem contribuir ao efeito, pesquisas recentes mostram que este efeito está ainda sujeito a controvérsias em termos de fatores causadores destas barreiras, ficando em aberto não poucas questões da fenomenologia destes materiais. Este projeto visa estudar termistores do tipo Ba1-x(TR)xTiO3, onde TR(=Er3+, Sm3+) são, em particular, terras raras com raios iônicos intermediários entre o Ba2+ e o Ti4+. Assim, este tipo de dopantes tem um caráter conhecido por anfotérico, podendo substituir, em princípio, qualquer dos dois cátions da matriz, dependendo apenas da sua concentração. Desta forma, como objetivo fundamental, este projeto se propõe estudar as respostas (di)elétricas volumétricas e interfaciais destes materiais, e estabelecer as correlações cabíveis entre estas respostas, o desenvolvimento e magnitude do efeito PTCR e as características (micro)estruturais destes termistores. Os materiais serão produzidos usando o procedimento de sinterização convencional e o de flash sintering, este último método sendo uma novidade neste tipo de estudo. Com a combinação de técnicas de caracterização, que vai incluir a espectroscopia dielétrica/impedância (com e sem campo elétrico DC aplicado), características corrente-voltagem de grãos e interfaces, microanálise química (estequiometria), e análise de química de defeitos, o projeto visa, como objetivo final, contribuir substancialmente para um melhor entendimento (micro)estrutural do efeito e, assim, da ciência/física básica (fenomenologia incluída) destes materiais termistores. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

M'PEKO, J. -C; FRANCIS, J. S. C.; RAJ, RISHI. Impedance Spectroscopy and Dielectric Properties of Flash Versus Conventionally Sintered Yttria-Doped Zirconia Electroceramics Viewed at the Microstructural Level. Journal of the American Ceramic Society, v. 96, n. 12, p. 3760-3767, DEC 2013. (12/06448-0)

M'PEKO, JEAN-CLAUDE; FRANCIS, JOHN. S. . C.; RAJ, RISHI. Field-assisted sintering of undoped BaTiO3: Microstructure evolution and dielectric permittivity. Journal of the European Ceramic Society, v. 34, n. 15, p. 3655-3660, DEC 2014. (12/06448-0)