Estudos das propriedades estruturais, dielétricas e elétricas da solução sólida do sistema ferroelétrico PMN-PT

Resumo

A solução sólida do ferroelétrico (1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]-xPbTiO3 (PMN-PT), preparada por técnicas e composições adequadas, é tecnologicamente importante para a fabricação de alguns dispositivos do estado sólido tais como transdutores piezoelétricos, atuadores, memórias ferroelétricas não-voláteis, etc. O PMN-PT (na forma de corpos cerâmicos, filmes finos ou monocristais) podem ser preparados com altos coeficientes piezolétricos, alta constante dielétrica e baixa perda dielétrica, entre outras propriedades úteis para aplicações em dispositivos. Sabe-se que o tamanho de partícula/cristalitos desempenha um papel sobre as propriedades ferroelétricas. Em tais materiais, a redução do tamanho de partícula causa uma redução na distorção ferroelétrica da rede e dá origem a uma transição de fase difusa. Em alguns casos, materiais tipicamente antiferroelétricos adquirem propriedades ferroelétricas devido ao reduzido tamanho de partículas, particularmente em filmes finos. A redução do tamanho também conduz a um aumento no campo coercitivo (Ec) e decréscimo da polarização remanescente (Pr). Por esta razão, acreditava-se que a ferroeletricidade seria suprimida para partículas muito pequenas e filmes ultrafinos. Entretanto, experimentos recentes identificaram o estado ferroelétrico em filmes de Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) com espessuras de 80 a 4 nm. Uma ferroeletricidade estável também foi observada para o PbTiO3 com espessuras abaixo de 3 células unitárias (1,2 nanômetros). Embora vários trabalhos tenham sido reportados recentemente, estudos detalhados e sistemáticos em filmes ultrafinos permanecem como um atrativo e fascinante assunto para o estudo do efeito do tamanho de um ferroelétrico. A carência de estudos similares em ferroelétricos com elevada resposta piezoelétrica como o sistema PMN-PT justifica o presente projeto de pesquisa. Considerando a importância e discussão do tema acima expostos, foram planejados estudos sobre as propriedades estruturais, dielétricas e elétricas do sistema ferroelétrico PMN-PT. Os principais objetivos deste projeto de pesquisa são: i) A síntese de pós finos e homogêneos de boa qualidade para a produção de cerâmicas e filmes finos do sistema PMN-PT; ii) Estudos detalhados das propriedades estruturais, microestruturais e elétricas do sistema PMN-PT; iii) Estudos das propriedades dielétricas da solução sólida PMN-PT (cerâmicas e filmes finos) em um amplo intervalo de freqüência e temperatura; iv) Estudo da natureza das transições de fases usando a polarização reversa e outros métodos; v) Estudo do efeito de um campo elétrico ac e dc sobre as propriedades dielétricas de cerâmicas e filmes finos do sistema PMN-PT e sua dependência com a freqüência e temperatura; vi) Estudos das propriedades elétricas do PMN-PT usando a técnica de espectroscopia de impedância e vii) Estudo do efeito do tamanho sobre as propriedades ferroelétricas de cerâmicas e filmes finos de PMN-PT.