Caracterização dielétrica da titânia co-dopada com Er e Ta

Abstract

Materiais cerâmicos para aplicação na microeletrônica e no armazenamento de energia requerem propriedades dielétricas especiais, tais como permissividade elétrica colossal (acima de 1.000) e baixo fator de dissipação (< 1). Além disso, esses materiais devem ser estáveis em amplas faixas de temperatura e frequência. Na última década, a titânia co-dopada com íons tri- e pentavalentes tem sido intensamente investigada para essas aplicações. Neste trabalho, as propriedades dielétricas de cerâmicas policristalinas de titânia contendo Er3+ e Ta5+ foram estudadas visando determinar a viabilidade de utilização para fins tecnológicos. As composições selecionadas foram: (Er0,5Ta0,5)xTi1-xO2, com 1% < x < 5%. As composições foram preparadas por reação em estado sólido com sinterização a 1400 ºC por 2 h. Foram obtidas cerâmicas densas (densidade relativa de ~96%) para todas as composições. Além da fase tetragonal característica do rutilo, o Er2TiO5 foi detectado por difração de raios X em todas as amostras sinterizadas. As propriedades dielétricas foram investigadas por espectroscopia de impedância. Todas as composições preparadas apresentaram permissividade elétrica da ordem de 104 ou superior e baixos fatores de dissipação (tan δ < 0,6) à temperatura ambiente e na frequência de 1 kHz. A composição contendo 5% mol total de co-dopantes apresentou o maior valor de permissividade elétrica (2,76x105 ). Este resultado sugere que fases de impureza podem auxiliar na obtenção de altos valores de permissividade elétrica.