Síntese e caracterização do Titanato de Cálcio e Cobre modificado com Cobalto e Cromo para aplicação em dispositivos não ôhmicos.

Abstract

Materiais com altos valores de sua permissividade dielétrica se tornaram alvo de pesquisas após o processo de miniaturização de componentes eletrônicos. Desta maneira, o interesse por cerâmicas de estrutura cristalina perovskita denominadas cerâmicas multifuncionais despertaram o interesse científico. O presente trabalho apresenta um estudo da co-dopagem de CCTO com os elementos cobalto (Co) e cromo (Cr) em substituição de cálcio (Ca) e titânio (Ti) respectivamente e caracterização de suas propriedades morfológicas, estruturais e elétricas. A dopagem foi efetuada com base na seguinte fórmula estequiométrica, Ca₁₋ₓCoₓ Cu3(Ti₁₋y Cry)₄O₁₂, com 0,075 fixado para o valor de x (concentração que permitiu maior percentual de densificação do material) e com concentrações em y variando de 0,025 a 0,1 mol de cromo no sítio B. Os pós foram obtidos por meio do método tradicional mistura de óxidos. Análises térmicas foram feitas visando a obtenção das temperaturas de calcinação e sinterização dos materiais, a saber, análise termogravimétrica (TG), análise térmica diferencial (DTA) e dilatometria, a temperatura de 850ºC para a calcinação dos pós precursores e as temperaturas de 1000, 1050 e 1100ºC para a sinterização dos corpos cerâmicos conformados. Os difratogramas de raios X (DRX) apresentaram picos pertencentes a estrutura cristalina do CCTO. Os modos vibracionais identificados por meio da espectroscopia Raman apresentaram comportamento similar tanto para espectro de CCTO não-dopado como para amostras duplamente dopadas. A espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIV) apresentou bandas em 3415 e 1648 cm⁻¹ atribuídos à presença de umidade nos pós analisados, notou-se ainda na regias de 400 cm⁻¹ a presença de bandas provenientes de ligações entre metal e oxigênio (M-O). As micrografias feitas por meio de microscópio eletrônico de varredura (MEV) ilustraram aglomerados para o pó calcinado. O tamanho médio de grão encontrado para as pastilhas sinterizadas variou entre 0,66 e 1,35μm. Os valores de coeficiente de não linearidade encontrados apresentaram diminuição com a inserção dos dopantes O aumento da temperatura proporcionou uma diminuição na resistividade do material conforme as análises de espectroscopia de impedância. A energia de ativação calculado com base na equação de Arrhenius apresentou maior valor para a região do contorno de grão, máximo de 0,352 eV, quando comparada com os valores encontrados para a região grão, valor máximo de 0,232 eV, para todas as amostras.