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Deposição por RF sputtering e caracterização de filmes finos ferroelétricos a base de titanato de chumbo

Processo: 05/02742-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de novembro de 2005
Vigência (Término): 31 de outubro de 2006
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:José Antonio Eiras
Beneficiário:Luiz Otávio dos Santos Arantes
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos, SP, Brasil
Assunto(s):Deposição de filmes finos   Pulverização catódica   Materiais ferroelétricos   Materiais nanoestruturados

Resumo

Filmes finos de materiais ferroelétricos em geral apresentam grande potencial de aplicação tecnológica e têm sido objeto de estudos fundamentais. Porém, tem sido muito pouco estudados no Brasil. O Grupo de Cerâmicas Ferroelétricas (GCF) desenvolve trabalhos na nesses materiais desde 1987, tanto na preparação e caracterização de corpos cerâmicos como em filmes finos. Com o intuito de dar continuidade às atividades de pesquisa e formação de recursos humanos propomos este plano de trabalho, que está inserido em um projeto temático (FAPESP 00/09722-9 - resumo em anexo), e de um projeto PADCT (CEMAT Rodada 04) recém-contratado. Este plano de trabalho tem os seguintes objetivos específicos: A) Treinar o candidato na utilização na técnica de deposição de filmes finos por RF Sputtering de RF e sua caracterização estrutural, morfológica e dielétrica; B) Adequar o método para obter filmes à base de titanato de chumbo - PT (Perovskita à base de chumbo) dopados (com Zr, Ba, La) e C) Estudar propriedades dielétricas e ferroelétricas dos filmes correlacionando-as com as de corpos cerâmicos (a análise aprofundada dos resultados deverá ser feita por outros membros do grupo). Nos últimos anos o interesse por filmes finos de materiais ferroelétricos cresceu enormemente em virtude do potencial que apresentam no âmbito tecnológico. O estudo de filmes ferroelétricos existe desde 1960, sofreu grande evolução na década de 70 e figura hoje como uma linha de pesquisa das mais atraentes, principalmente pelas propriedades físicas e potenciais de aplicações que exibe essa classe de materiais. Dentre as propriedades de maior interesse e estudos destacam-se as dielétricas, piezoelétricas, piroelétricas e eletro-óticas, que em alguns casos podem ser estudadas em única classe de material, como o PZT, por exemplo. As possíveis aplicações envolvem a manufatura de circuitos de memória não volátil, sensores piroelétricos, memórias óticas, guias de onda, dentre outros. A proposta deste trabalho envolve a síntese, deposição e caracterização de filmes finos ferroelétricos à base de titanato de chumbo - PT "puros" e modificados com La, Zr ou Ba. A deposição será realizada por RF Sputtering, utilizando alvos que serão desenvolvidos no Grupo de Cerâmicas Ferroelétricas para essa finalidade, com base na experiência anterior do grupo no estudo desse tipo de material. Dentre os métodos que vem sendo utilizados para a deposição de filmes ferroelétricos acreditamos que este seja um dos mais simples e reprodutivo para a obtenção de filmes ferroelétricos, requisito indispensável para intensificar e controlar suas propriedades físicas (fato já amplamente observado em cerâmicas). Para a deposição dos filmes deverão ser preparados alvos cerâmicos, pelo método de mistura de óxidos, com composições adequadas para obter filmes na estequiometria desejada. Por exemplo, usando dois alvos, um de titanato de chumbo (PT) e outro de zirconato de chumbo (PZ), procuraremos através do controle da taxa de deposição obter filmes de titanato zirconato de chumbo (PZT) com diferentes estequiometrias. Os filmes serão depositados utilizando um Sputtering de RF, adquirido através de um projeto PADCT (CEMAT 4), recém instalado. Considerando a inexperiência do grupo com a técnica devermos direcionar os primeiros trabalhos para a preparação de filmes com composições com as quais já trabalhamos anteriormente. Por outro lado, o fato de estarmos iniciando essas atividades deverá ser uma oportunidade particular para que o estudante se inicie na área. A caracterização dos filmes ferroelétricos envolverá os estudos das seguintes propriedades: 1-microestruturais: por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) disponível no DF/UFSCar; 2-estruturais: por análise de difração de RX acessível no IFSC-S Carlos; 3-dielétrica: por espectroscopia de impedâncias (100 Hz - 10 GHz) disponível no GCF. (AU)

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