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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.85.2019.tde-18022019-144920
Documento
Autor
Nome completo
Tatiane da Silva Nascimento Sales
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Carbonari, Artur Wilson (Presidente)
Lapolli, André Luis
Mansano, Ronaldo Domingues
Pasca, Gabriel Adolfo Cabrera
Saxena, Rajendra Narain
Título em português
Estudo de interações hiperfinas em materiais nanoestruturados de HfO2 dopados com Si, Fe, Y, La e HfSiO4 dopado com Fe pela técnica de correlação angular gama-gama perturbada
Palavras-chave em português
correlação angular perturbada
HfO2 nanoestruturado
HfSiO4
sol gel
Resumo em português
No presente trabalho é apresentado o estudo sistemático das interações hiperfinas, em compostos de óxido de háfnio (HfO2) dopados com silício (Si), ferro (Fe), ítrio (Y) e lantânio (La) em porcentagens de 5% e 10%. A técnica aplicada para esse estudo foi o de correlação angular gama-gama perturbada (CAP) utilizando o núcleo de prova 181Hf(181Ta). Além disso, o estudo também foi estendido para o háfnio (Hf) na estrutura de ortosilicatos (HfSiO4) dopado com 20% Fe e na forma de filmes finos de HfO2. As amostras foram produzidas pelo método sol gel e para os filmes finos foi utilizado a técnica de spin coating. A caracterização estrutural destas amostras foi pela técnica de difração de raios-X e para morfologia foi utilizada as microscopias eletrônicas de varredura e transmissão. O núcleo de prova 181Hf(181Ta) presente na rede cristalina de todos os compostos forneceu os resultados da frequências de quadrupolo elétrico para o sitio monoclínico do óxido de háfnio (m- HfO2) bem caracterizado e um segundo sítio relacionado as vacâncias de oxigênio e defeitos na rede cristalina do HfO2. Além disso, as medições CAP que foram realizadas para as amostras de HfO2 dopadas, apresentam a formação de um terceiro sítio que está relacionado com o tamanho da partícula e a dopagem. Para o composto de HfSiO4 os resultados CAP indicam a temperatura de difusão do silício (Si), por volta de 700 °C e para o Fe- HfSiO4 mostra a influência do ferro na nucleação do composto que é superior em 30% em relação ao HfSiO4. Para as amostras de filmes finos os resultados CAP evidenciam os efeitos de superfície observado pelo surgimento de um terceiro sítio, ao longo do tratamento térmico 200 - 900 °C durante a medida. Este sítio também foi observado em temperaturas ambiente.
Título em inglês
The study of hyperfine interactions in nanostructured materials on the HfO2 basics doped Si, Fe, Y, La and HfSiO4 doped with Fe gamma-gamma perturbed angular correlation spectroscopy
Palavras-chave em inglês
HfSiO4
nanostructured HfO2
perturbed angular correlation
sol - gel
Resumo em inglês
In this study, the development of a methodology for the synthesis of powder samples of Si-, Fe-, Y-, and La-doped hafnium oxide (HfO2) with concentrations of 5% and 10% is presented as well as the synthesis of orthosilicates (HfSiO4) samples doped with 20% of Fe. In addition, a procedure to produce HfO2 thin films using the spin coating method was also developed. All samples were characterized by usual techniques, such as X-ray diffraction, for structural verification and transmission and scattering electron microscopy, to study the size and morphology. Also a non-usual technique, perturbed angular correlation (PAC) was used to perform a systematic investigation of the hyperfine interactions in the doped samples, and at the Hf positions in the HfSiO4:Fe and HfO2 thin film samples. For PAC measurements 181Hf(181Ta) probe nuclei were used. The benefit in using 181Hf(181Ta) probe nuclei in these measurements is that the 180Hf isotope is naturally present in these samples, thus allowing the acquisition of 181Hf acquisition by the activation of the 180Hf in the IEA-R1 nuclear reactor. This method guarantees that probe nuclei are at Hf sites in the samples. The presence of 181Hf in the crystalline structure in all the compounds provided the hyperfine interaction results, such as electric quadrupole frequency, asymmetry parameter and delta, for the monoclinic site of the hafnium oxide (m-HfO2), and a second site related to the oxygen vacancies and defects in samples crystalline structure. Moreover, PAC measurements performed with the doped HfO2 samples revealed that probe nuclei occupy a third site related to the presence of the dopant. PAC measurements for HfSiO4 samples indicate the temperature of the silicon diffusion around 700 °C, and for the iron doped sample show the influence of iron atoms in the compound nucleation, which is 30 % higher when comparing to pure HfSiO4. For the thin film samples PAC results indicate the presence of surface defects, confirmed by the occurrence of a third site during a 200 - 900 °C annealing made during the measurement. This site has also been noted after a room temperature measurement after annealing.
 
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2018SalesEstudo.pdf (6.95 Mbytes)
Data de Publicação
2019-03-13
 
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