Análise da transição de fase difusa (TFD) em sistemas ferroelétricos relaxores: uma abordagem teórica

Zapparoli Neto, Hélio

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43226

ORCID:	http://orcid.org/0009-0005-8254-8997
Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Análise da transição de fase difusa (TFD) em sistemas ferroelétricos relaxores: uma abordagem teórica
Alternate title (s):	Analysis of the diffuse phase transition (DPT) in relaxor ferroelectric systems: a theoretical approach
Author:	Zapparoli Neto, Hélio
First Advisor:	Guerra, José de los Santos
First coorientator:	Souza, Fabricio Macedo de
First member of the Committee:	Portugal, Roney Junio de
Second member of the Committee:	Monte, Adamo Ferreira Gomes do
Summary:	O estudo de materiais ferroelétricos é de grande importância devido às suas diversas aplicações tecnológicas, incluindo memórias não voláteis, sensores piezoelétricos e dispositivos optoeletrônicos. A compreensão detalhada dos mecanismos de transição de fases nestes sistemas, em particular os que possuem características relaxoras, pode levar ao desenvolvimento de materiais com propriedades otimizadas, ampliando suas aplicações tecnológicas. Materiais ferroelétricos apresentam polarização espontânea, em ausência de um campo elétrico externo, e quando resfriados (ou aquecidos) a temperatura na qual ocorre a transição de fases é conhecida como temperatura de Curie (TC). Quando o material está em uma temperatura acima de TC, ele se encontra na fase paraelétrica e não apresenta polarização espontânea. Quando a temperatura é inferior à TC, o material está na fase ferroelétrica. No entanto, este não é o caso dos materiais ferroelétricos relaxores, que exibem o fenômeno de transição de fase difusa (TFD). A TFD é caracterizada por um intervalo de temperatura de transição de fases, em vez de uma temperatura bem definida. A falta de um modelo satisfatório que explique e descreva a TFD motivou a realização deste trabalho, que traz uma proposta de revisão dos diferentes modelos existentes na literatura para explicar este fenômeno. Os modelos foram usados para ajustar a curva da permissividade dielétrica em função da temperatura dos dados experimentais do sistema (Pb,La)(Zr,Ti)O3 (PLZT), obtido previamente no grupo de pesquisa. Os resultados obtidos dos parâmetros de ajuste de cada modelo foram discutidos e comparados, com especial atenção ao modelo de Liu, que atualmente revela ser o mais adequado para ajustar a curva experimental na literatura. Por outro lado, com o objetivo de obter informações microscópicas adicionais sobre o sistema analisado, o que não se tem na literatura, é proposta neste trabalho uma nova abordagem teórica baseada em um modelo canônico que pretende aprofundar no entendimento do fenômeno de TFD. A validade do modelo foi debatida e seus limites de validade analisados. Cabe ressaltar que o presente trabalho é pioneiro na aplicação de um modelo teórico que traz uma abordagem canônica para uma melhor descrição da TFD. Palavras-Chaves: Transição de Fase Difusa, Ferroelétricos Relaxores, PLZT, Propriedades dielétricas.
Abstract:	The study of ferroelectric materials is of great importance due to their various technological applications, including non-volatile memories, piezoelectric sensors, and optoelectronic devices. A detailed understanding of the phase transition mechanisms in such systems, in particular in those showing relaxor characteristics, can lead to the development of materials with optimized properties, broadening their technological applications. Ferroelectric materials exhibit spontaneous polarization in the absence of an external electric field, and when cooled (or heated) the temperature at which the phase transition occurs is known as the Curie temperature (TC). For temperatures above TC, the material is in the paraelectric state and does not exhibit spontaneous polarization, whereas it is in the ferroelectric phase for temperatures below TC. However, this is not the case of relaxor ferroelectric materials, which exhibit the diffuse phase transition (DPT) phenomenon. The DPT is characterized by a range of phase transition temperatures rather than a well-defined temperature. The lack of a satisfactory model to explain and describe the DPT motivated this work, which proposes a revision of the different models existing in the literature to explain this phenomenon. The models were used to fit the dielectric permittivity curve as a function of temperature for the experimental data of the (Pb,La)(Zr,Ti)O3 (PLZT) system, previously synthesized in the research group. The obtained results of the fitting parameters for each model were discussed and compared, with special attention to Liu's model, which currently reveals to be the best one in the literature for the fitting the experimental curve. On the other hand, with the aim of obtaining additional microscopic information in the analyzed system, which is not present in the literature, this work proposes a new theoretical approach based on a canonical model for a better understanding of the DPT phenomenon. The validity of the model was debated and its validity limits analyzed. It is worth pointing out that the present work represents a pioneering research on the use of a theoretical model based on a canonical approach for a better description of the DPT. Keywords: Diffuse Phase Transition, Relaxor Ferroelectrics, PLZT, Dielectric Properties.
Keywords:	Transição de Fase Difusa Ferroelétricos Relaxores PLZT Propriedades Dielétricas
Area (s) of CNPq:	CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Subject:	Física Semicondutores - Indústria Ondas eletromagnéticas - Polarização
Language:	por
Country:	Brasil
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Program:	Programa de Pós-graduação em Física
Quote:	ZAPPAROLI NETO, Hélio. Análise da transição de fase difusa (TFD) em sistemas ferroelétricos relaxores: uma abordagem teórica. 2024. 79 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5118.
Document identifier:	http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5118
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43226
Date of defense:	31-Jul-2024
Sustainable Development Goals SDGs:	ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Física

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