PROPRIEDADES DIELÉTRICAS DO Bi2Sn2O7 PURO E DOPADO COM MANGANÊS

• Main Author: Almeida, Rafael Mendonça
• Other Authors: Paschoal, Carlos William de Araújo
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal do Maranhão 2016
• Subjects: Estanato de bismuto; Propriedades dielétricas; Espectroscopia; Efeito PTCR; Transição de fase; Bismuth stannate; Dielectric properties; Spectroscopy; PTCR effect; Phase transition; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Online Access: http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/724

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Mendonca Almeida.pdf: 3974122 bytes, checksum: 09838059334093a825a9917f9ecd4379 (MD5) Previous issue date: 2010-11-26 === Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === In this work we have investigated the dielectric and ionic properties of the pure Bi2Sn2O7 (BSO) and manganese doped ceramics in the temperature range from 23°C to 326°C. Amongst the main results of the BSO it is worthwhile to point out the PTCR ef-fect when it was analysed the temperature dependence of the electrical resistance. Furthermore, in both samples, the imaginary electrical modulus relaxational peaks are related to conductive processes, but only the BSO shows an anomaly in the tempera-ture range investigated. This anomaly is expressed with a displacement of the peaks to the region of low frequencies, as the temperature rises from the ambient value until 100°C, and after to the region of high frequencies, when the temperature changes from 100°C to 326°C. This dynamic of the data allowed to estimate the phase transition value as being equal to 121.5°C. It was also observed that this transition is possibly ferroic because the capacitance dependence with temperature shows a Curie like behaviour. By other side, the analysis of the real part of the electrical permittivity with temperature highlighted that the BSO phase transition point is located some-where around 125°C, while the one from BSO:Mn is around 120°C. The conductivity dependence with the reciprocal temperature showed an Arrhenius like behaviour and, from the mathematical adjustment at high temperatures, it was possible to estimate an activation energy of 1.26 eV. It was also found that the manganese doping inhibited the effect observed in the graphs of versus frequency, favored the conduction me-chanism of the system and preclude the PTCR effect. Analyzing the temperature de-pendence of the dielectric loss it was realized that this quantity also presents an ano-maly at around 120°C that can be assigned to the structural phase transition. Studying the real part of the admittance as function of the frequency, one could segregate the contributions from the bulk and grain boundary of the system and observe that the response of the last one exhibits a peak at 120°C, probably due to the transi-tion. Regarding the manganese ion substitution in the BSO structure, two hypotheses are proposed. It is believed that in both, the tin ion occurs with an oxidation state equal to 2+ and, but substituting either in the tin ion site or in the bismuth ion site, and releasing oxygen vacancies. === Nesse trabalho, investigamos as propriedades dielétricas e iônicas das cerâmicas Bi2Sn2O7 pura (BSO) e dopado com manganês (BSO:Mn) no intervalo de temperaturas entre 23°C e 326°C. Dentre os principais resultados do BSO, pode-se destacar o efeito PTCR (do inglês, Resistência com Coeficiente Positivo de Temperatura) quando se anali-sou a dependência da resistência elétrica com a temperatura. Além disso, em ambas as amostras, os picos de relaxação do módulo elétrico imaginário ( ) estão relacionados a processos condutivos, mas apenas o BSO exibe uma anomalia no intervalo de tempe-raturas investigadas. Essa anomalia se expressa como o deslocamento dos picos para a região de baixas frequências à medida que a temperatura aumenta do valor ambiente até 100°C e, depois para a região de altas frequências, quando a temperatura varia de 100°C a 326°C. Essa dinâmica dos dados permitiu estimar o valor da transição de fase como sendo igual a 121,5°C. Observou-se também que essa transição é possi-velmente ferróica, pois a dependência da capacitância com a temperatura mostra um comportamento tipo Curie. Por outro lado, a análise da parte real da permissividade elétrica com a temperatura evidenciou que a temperatura de transição do BSO situa-se em algum ponto próximo de 125°C, enquanto que a do BSO:Mn está por volta de 120°C. A dependência da condutividade com a temperatura recíproca mostrou um comportamento tipo Arrhenius e, a partir do ajuste matemático, em altas temperatu-ras, estimou-se uma energia de ativação de 1,26 eV. Ademais se constatou que a do-pagem do BSO com manganês inibiu o efeito observado nos gráficos de versus fre-qüência, facilitou o mecanismo de condução do sistema e impediu o efeito PTCR. Ana-lisando a dependência com a temperatura da perda dielétrica percebe-se que a mesma apresenta uma anomalia por volta de 120°C que pode ser devido à transição de fase estrutural . Estudando a parte real da admitância em função da frequência pu-deram-se separar as contribuições de contorno de grão e bulk do sistema e, observar que a resposta deste último exibe um pico em 120 °C que se deve possivelmente à transição . Quanto à substituição do íon manganês na estrutura do BSO, duas hipóteses são levantadas. Acredita-se que em ambas o íon Mn ocorra no estado de oxidação 2+, mas substituindo ou no sítio do íon de estanho ou no sítio do íon de bis-muto, e liberando vacâncias de oxigênio.