Processamento e caracterizações estruturais, microestruturais e ferroelétricas do composto magnetoelétrico BiFeO3-PbTiO3 obtido pelo método de Pechini

Freitas, V. F.; Dias, G. S.; Rosso, J. M.; Bonadio, T. G. M.; Miyahara, R. Y.; Tominaga, T. T.; Cótica, L. F.; Santos, I. A.

doi:10.1590/0366-69132016623621946

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Articles • Cerâmica 62 (362) • Apr-Jun 2016 • https://doi.org/10.1590/0366-69132016623621946 copiar

Processamento e caracterizações estruturais, microestruturais e ferroelétricas do composto magnetoelétrico BiFeO₃-PbTiO₃ obtido pelo método de Pechini

Processing and structural, microstructural and ferroelectric characterizations of the magnetoelectric BiFeO₃-PbTiO₃ compound obtained by Pechini method

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

Neste trabalho uma rota alternativa de síntese, o método de Pechini modificado, foi utilizada para obter nanopartículas do composto BiFeO₃-PbTiO₃ (BFPT). As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura revelaram tamanhos de partículas inferiores a 120 nm. Análises estruturais apontaram a organização estrutural do composto (formação de estruturas com simetria tetragonal) como função da temperatura de síntese. Cálculos da polarização espontânea indicaram a intensidade alcançada no composto BFPT. As análises de densidade eletrônica obtidas pelo método da máxima entropia indicaram a configuração das ligações químicas presentes no composto.

Palavras-chave:
piezoelétrico; ferroelétrico; magnetoelétrico; BiFeO₃-PbTiO₃

Autoria

V. F. Freitas

Grupo de Física Aplicada em Materiais, Departamento de Física, Universidade Estadual do Centro-Oeste, Rua Simeão Camargo Varela de Sá, 03, Guarapuava, PR 85040-080Universidade Estadual do Centro-OesteBrazilGuarapuava, PR, BrazilGrupo de Física Aplicada em Materiais, Departamento de Física, Universidade Estadual do Centro-Oeste, Rua Simeão Camargo Varela de Sá, 03, Guarapuava, PR 85040-080

Grupo de Desenvolvimento de Dispositivos Multifuncionais, Departamento de Física, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo, 5970, Maringá, PR 87020-900Universidade Estadual de MaringáBrazilMaringá, PR, BrazilGrupo de Desenvolvimento de Dispositivos Multifuncionais, Departamento de Física, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo, 5970, Maringá, PR 87020-900

G. S. Dias

J. M. Rosso

T. G. M. Bonadio

R. Y. Miyahara

T. T. Tominaga

L. F. Cótica

I. A. Santos

SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Figuras | Tabelas

Figuras (5)
Tabelas (1)

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Figura 1:
Difratograma de raios X para o composto (0,6)BiFeO₃- (0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo método de Pechini modificado. (i) Imagem de microscopia eletrônica de varredura do composto BFPT obtido pelo método de Pechini modificado. (ii) Histograma de tamanhos de partículas.

Figure 1:
X-ray diffraction pattern for (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by the modified Pechini method. (i) Scanning electron microscopy image of the BFPT compound obtained by modified Pechini method. (ii) Histogram of particle sizes.

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Figura 2:
Análise térmica diferencial do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ obtido pelo método de Pechini modificado em 400 ºC/3 h. (i) Destaque no quadro inserido para a transição de fusão no composto.

Figure 2:
Differential thermal analysis of the (0.6)BiFeO₃-(0.4) PbTiO₃ compound obtained by modified Pechini method at 400 °C/3 h. (i) Inset: highlighted melting transition.

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Figura 3:
Difratogramas de raios X obtidos do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ calcinados a diferentes temperaturas.

Figure 3:
XRD patterns for (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound calcined at different temperatures.

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Figura 4:
Imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo método de Pechini calcinado a 800 ºC/10 h (a) e 1000 ºC/10 h (b).

Figure 4:
SEM images of the (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by modified Pechini method calcined at 800 °C/10 h (a) and 1000 °C/10 h (b).

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Figura 5:
Mapa tridimensional da densidade eletrônica obtida pelo método da máxima entropia para o composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo método de Pechini modificado a 400 ºC/3 h. Os átomos do sítio A, Bi e Pb, são representados em amarelo, os átomos do sítio B, Fe e Ti, em vermelho e em azul os átomos de oxigênio.

Figure 5:
Three-dimensional electron density map obtained by the maximum entropy method for (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by the modified Pechini method at 400 °C/3 h. The A site atoms, Bi and Pb, are represented in yellow, B site atoms, Fe and Ti, in red and oxygen atoms in blue.

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Tabela I
Parâmetros de polarização ferroelétrica do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo MPM: fator de tetragonalidade (σ), carga efetiva (q_eff ), posição dos cátions (d), momento de dipolo (μ), volume da cela unitária (V_C ) e polarização espontânea (P_sp ).

), distância de dipolo (

), vetor de polarização (

) e ânions (

Table I
Parameters of ferroelectric polarization of the (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by MPM: tetragonality factor (σ) effective charge (q_eff ), cation (d), dipole moment (μ), unit cell volume (V_C ) and spontaneous polarization (P_sp ).

) and anion (

), dipole distance (

) positions, polarization vector (

Figura 1: Difratograma de raios X para o composto (0,6)BiFeO₃- (0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo método de Pechini modificado. (i) Imagem de microscopia eletrônica de varredura do composto BFPT obtido pelo método de Pechini modificado. (ii) Histograma de tamanhos de partículas.
Figure 1: X-ray diffraction pattern for (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by the modified Pechini method. (i) Scanning electron microscopy image of the BFPT compound obtained by modified Pechini method. (ii) Histogram of particle sizes.

Figura 2: Análise térmica diferencial do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ obtido pelo método de Pechini modificado em 400 ºC/3 h. (i) Destaque no quadro inserido para a transição de fusão no composto.
Figure 2: Differential thermal analysis of the (0.6)BiFeO₃-(0.4) PbTiO₃ compound obtained by modified Pechini method at 400 °C/3 h. (i) Inset: highlighted melting transition.

Figura 3: Difratogramas de raios X obtidos do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ calcinados a diferentes temperaturas.
Figure 3: XRD patterns for (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound calcined at different temperatures.

Figura 4: Imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo método de Pechini calcinado a 800 ºC/10 h (a) e 1000 ºC/10 h (b).
Figure 4: SEM images of the (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by modified Pechini method calcined at 800 °C/10 h (a) and 1000 °C/10 h (b).

Figura 5: Mapa tridimensional da densidade eletrônica obtida pelo método da máxima entropia para o composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo método de Pechini modificado a 400 ºC/3 h. Os átomos do sítio A, Bi e Pb, são representados em amarelo, os átomos do sítio B, Fe e Ti, em vermelho e em azul os átomos de oxigênio.
Figure 5: Three-dimensional electron density map obtained by the maximum entropy method for (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by the modified Pechini method at 400 °C/3 h. The A site atoms, Bi and Pb, are represented in yellow, B site atoms, Fe and Ti, in red and oxygen atoms in blue.

Tabela I Parâmetros de polarização ferroelétrica do composto (0,6)BiFeO₃-(0,4)PbTiO₃ sintetizado pelo MPM: fator de tetragonalidade (σ), carga efetiva (q_eff ), posição dos cátions (d), momento de dipolo (μ), volume da cela unitária (V_C ) e polarização espontânea (P_sp ).), distância de dipolo (), vetor de polarização () e ânions (
Table I Parameters of ferroelectric polarization of the (0.6)BiFeO₃-(0.4)PbTiO₃ compound synthesized by MPM: tetragonality factor (σ) effective charge (q_eff ), cation (d), dipole moment (μ), unit cell volume (V_C ) and spontaneous polarization (P_sp ).) and anion (), dipole distance () positions, polarization vector (

Tabela I

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Processing and structural, microstructural and ferroelectric characterizations of the magnetoelectric BiFeO3-PbTiO3 compound obtained by Pechini method

Resumo

Processamento e caracterizações estruturais, microestruturais e ferroelétricas do composto magnetoelétrico BiFeO₃-PbTiO₃ obtido pelo método de Pechini

Processing and structural, microstructural and ferroelectric characterizations of the magnetoelectric BiFeO₃-PbTiO₃ compound obtained by Pechini method