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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Teixeira, Zaine
Título: Preparação e Caracterização de Pós e Filmes Finos de Óxidos Mistos Bi2MNbO7 (M = In, Al, Mn e Mn0,5 Fe0,5) pela Técnica de Decomposição de Precursores Metalorgânicos (MOD)
Ano: 2005
Orientador: Prof. Dr. Oswaldo Luiz Alves
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Filmes finos, Pirocloros, Decomposição de precursores metalorgânicos, Óxidos mistos
Resumo: Os óxidos do tipo pirocloro de Bi2MNbO7 (M = In, AI e Mn), obtidos via reação sólido-sólido, são descritos na literatura possuindo propriedades ópticas, eléctricas e magnéticas de grande interesse. Neste Trabalho, pela primeira vez, foram obtidos pós e filmes finos de óxidos mistos do tipo pirocloro de Bi2MNbO7 (M = AI, In, Mn e Mn0,5Fe0,5 pela técnica de decomposição de precursores metalorgânicos (MOD). Cabe destacar que os filmes destes compostos e os óxidos de Bi2Mn0,5Fe0,5NbO7 também são inéditos nesta Dissertação. A obtenção dos pós de Bi2MNbO7 via MOD apresentou como vantagens em relação à reação sólido-sólido, uma redução acentuada no tempo e temperatura de obtenção. A caracterização dos sólidos foi realizada através das técnicas de difratometria de raios X (XRD), espectroscopia Raman e espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS). Tais técnicas revelaram a formação de estrutura do tipo pirocloro, sendo que no caso dos compostos de Bi2InNbO7 e de Bi2AINbO7 observou-se impurezas de óxido de índio e óxido de alumínio, respectivamente. As deposições dos filmes foram realizadas empregando-se a técnica de dip coating em substrato de vidro borossilicato. A caracterização dos filmes por XRD, SEM e espectro de absorção no UV-Vis-NIR revelou que os filmes foram obtidos com pureza de fase cristalina, uniformes, com cIusters de dimensões nanométricas e excelente qualidade óptica, associada à baixa rugosidade, espessura uniforme e baixo espalhamento de luz. As espessuras calculadas por método óptico foram concordantes com os valores medidos por perfilometria. Observou-se um blue shift da energia da banda proibida para os filmes em função de espessuras menores, o que pode ser devido a interações filme-substrato e/ou devido a efeito quântico de tamanho. As medidas de condutividade elétrica, pelo método de quatro pontas, mostraram que apenas os filmes finos de Bi2MnNbO7 podem ser classificados como semicondutores. Por outro lado, os filmes de Bi2InNbO7 apresentaram comportamento anômalo durante as medidas de condutividade - decaimento acentuado da corrente com o tempo - sugerindo comportamento ferroelétrico. Tal trabalho pôde validar, mais uma vez, a obtenção de filmes multicomponentes pela técnica MOD, além de suscitar o interesse quanto às propriedades de filmes finos do tipo Bi2MNbO7, tais como: ópticas, elétricas e magnéticas.
Abstract: The mixed Bi2MNbO7 (M = In, AI e Mn) oxides, obtained by solid-state reaction, have been reported in the literature related to interesting optical, electric and magnetic properties. In this work, for the first time powders and thin films of pyrochlore BiMNbO7 (M =In, AI, Mn and Mn0.5Fe0.5) oxides were obtained through the MOD processo This is also the first work where such films were prepared, as well as the Bi2Mn0.5Fe0.5NbO7 powders. If compared to the solid-state reaction, the MOD process shows advantages such as lower temperature and time of synthesis of BiMNbO7 powders. The powders were characterised by X-ray diffractometry (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). These techniques indicated that powders crystallize as pyrochlore type crystalline structure. However, indium and aluminum oxides were found as contaminants in Bi2lnNbO7 and Bi2AINbO7, respectively. The films were deposited on borosilicate glass substrates by the dip coating technique. The characterization of the films by XRD, SEM and UV-VIS-NIR absorption spectroscopy indicated that these samples were obtained as nanometric clusters with pyrochlore type structure single phase, in addition to a high homogeneity and excellent optical quality. The films thickness data calculated from the interference fringes of the absorption spectra were in accordance with the values measured by perfilometry. The films showed a blue shift of the band gap energy as a function of lower thicknesses, which may be due to changes in the film composition and/or three-dimension quantum size effects. The measurements of electrical conductivity by the four-probe method pointed out that only Bi2MnNbO7 films may be considered as semiconductors. The Bi2lnNbO7 films displayed anomalous electrical conductivity values suggesting a ferroelectric behavior. ln conclusion, this work has valídated the obtainment of these multicomponent films by the MOD process, wich showed interesting optical and electrical properties.
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