Propriedades Elétricas e Microestruturais da Alumina Dopada com Nióbia

Autores

DOI:

https://doi.org/10.15628/holos.2020.9243

Palavras-chave:

Alumina, Propriedades Elétricas, Dopagem.

Resumo

O comportamento elétrico e microestrutural de cerâmicas à base de óxido de alumínio (Al2O3) puro e dopado com 0,5 mol% de óxido de nióbio (Nb2O5) foram investigados. O efeito desejado da dopagem é que o processo de sinterização, a condutividade elétrica e a constante dielétrica sejam melhorados em relação ao óxido de alumínio puro. Os compactos foram preparados em quantidades estequiométricas e sinterizados pelo procedimento cerâmico convencional. As técnicas de Dilatometria, Difração de Raios X (DRX), Densidade, Porosidade e Microscopia Eletrônica de Varredura com Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (MEV/EDX) foram empregadas na caracterização da alumina pura e dopada. A partir dos resultados obtidos, observou-se uma diminuição na temperatura de máxima taxa de retração linear, o aumento da densidade, diminuição da porosidade e o crescimento do grão, com a adição do dopante. As propriedades elétricas foram avaliadas por meio da técnica de espectroscopia de impedância onde se observou apenas um arco de impedância nas composições estudadas atribuindo esse comportamento aos valores idênticos das permissividades relativas do interior e do contorno de grão.

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Biografia do Autor

Pâmella Rayo de Luar Campos Gonçalves, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA)

Possui graduação em Química Industrial pela Universidade Federal do Maranhão (2012) e mestrado em Engenharia de Materiais pelo Instituto Federal do Maranhão - Campus São Luís/Monte Castelo (2017). Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pelo Programa em Rede de Biodiversidade e Biotecnologia da Amazônia Legal - BIONORTE. Foi professora substituta do Instituto Federal do Maranhão - Campus Pinheiro (2017). Tem experiência na área de Engenharia de Materiais, com ênfase em materiais cerâmicos, atuando principalmente nos seguintes temas: alumina, dopagem, propriedades microestruturais e propriedades elétricas. Atualmente desenvolve pesquisas em síntese e caracterização de biocompósitos.

Manoel Carvalho Castro Junior, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA)

Possui graduação em Física pela Universidade Federal do Maranhão (2006), mestrado em Física pela Universidade Federal do Maranhão (2008) e doutorado em Física pela Universidade Federal do Ceará (2013). Tem experiência na área de Física, com ênfase em Metrologia, Técnicas Gerais de Laboratório, Sistema de Instrumentação, atuando principalmente nos seguintes temas: impedância, automontador, espectroscopia, asfaltenos, filmes e perovskitas.

Fábio Henrique Silva Sales, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA)

Licenciado em Física pela Universidade Federal do Maranhão (UFMA). Mestre e Doutor em Física da Matéria Condensada pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Pesquisador do Grupo de Pesquisa de Magnetismo e Materiais Magnéticos do Departamento de Física Teórica e Experimental da UFRN (Cadastrado no CNPq e certificado pelo IFMA). Lider de dois grupos de pesquisa cadastrados no CNPq, voltados para a Iniciação Científica Junior e o Ensino de Física do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA). Vic-e- Coordenador do Mestardo Nacional Profissional em Ensino de Física - Pólo 63 (IFMA). Mesmbro efetivo do Programa de Pós-Graduação em Engenharia dos Materiais do IFMA (PPGEM/IFMA).

Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CERÂMICA (2017). Matérias-primas sintéticas. Recuperado em 21 de outubro, 2020, de http://abceram.org.br/materias-primas-sinteticas

ASTM C-373-88 (2006):Standard test method for water absorption, bulk density, apparent porosity and apparent specific gravity of fired white ware products. EUA: ASTM International - American Society for Testing and Materials.

ASTM E112 – 10 (2010):Standard Test Methods for Determining Average Grain Size. EUA: ASTM International - American Society for Testing and Materials.

BARSOUKOV, E., & MACDONALD, J. R (2005). Impedance spectroscopy theory experiment and applications (2a ed.). New York: John Wiley & Sons.

CARTER, C. B., & NORTON, M. G. (2013). Ceramic materials: science and engineering (2. ed.). New York: Springer, 766 p.

CHEN, C., LI, W. (2019). Effect of Nb2O5 and MgO/Nb2O5 doping on densification, microstructure an wear resistance of alumina. Ceramics International,45 (15), 18205–18209.

DAVIS, K. (2010) Material Review: Alumina (Al2O3). School of Doctoral Studies (European Union) Journal,2, 109-114.

FAVRE, F., VILLIERAS F., DUVAL, Y., MCRAE, E., & RAPIN, C. (2005). Influence of relative humidity on electrical properties of ?-Al2O3 powders: Resistivity and electrochemical impedance spectroscopy. Journal of Colloid and Interface Science, 286(2), 615–620.

HAILE, S. M., WESTB, D. L.,& CAMPBELL J. (1998). The role of microstructure and processing on the proton conducting properties of gadolinium-doped barium cerate. Journal of Materials Research,13(6), 1576 – 1595.

HASSAN, A. M., AWAAD, M., BONDIOLI, F.,& NAGA, S. M. (2014). Densification Behavior and Mechanical Properties of Niobium-Oxide-Doped Alumina Ceramics. Journal of Ceramic Science and Technology,05(01), 51-56.

HAVERTY, M., KAWAMOTO, A., CHO, K.,& DUTTON, R. (2002).First-principles study of transition-metal aluminates as high-k gate dielectrics. Applied Physics Letters,80(15), 2669-2671.

HSU, Y-F. (2005). Influence of Nb2O5 additive on the densification and microstructural evolution of fine alumina powders. Materials Science and Engineering A, 399, 232-237.

HSU, Y-F., WANG, S-F., WANG, Y-R.,& CHEN, S-C. (2008). Effect of niobium doping on the densification and grain growth in alumina. Ceramics International, 34, 1183–1187.

JUNG, R., LEE, J-C., SO, Y-W., NOH, T-W., OH, S-J., LEE, J-C.& SHIN, H-J. (2003). Bandgap states in transition-metal (Sc, Y, Zr, and Nb) -doped Al2O3. Applied Physics Letters, 83(25), 5226-5228.

KESKI, J. R.& CUTLER, I. B. (1965). Effect of manganese oxide on sintering of alumina. Journal of American Ceramic Society, 48(12), 653-654.

KINGERY, W. D., BOWEN, H. K., &UHLMANN, D. R. (1976).Introduction to Ceramics. New York: John Wiley & Sons.

KRUGER, F.A.& VINK, H.J. (1958). Relations Between The Concentrations Of Imperfections In Solids. Solid State Physics, Academic Press, 3, 307-435.

LIMA, A. F., DANTAS, J. M., & LALIC, M. V. (2012). An ab-initio study of electronic and optical properties of corundum Al2O3 doped with Sc, Y, Zr, and Nb. Journal of Applied Physics, 112.

PARTIDA-MANZANERA, T., ROBERTS, J. W., BHAT, T. N., ZHANG, Z., TAN, H. R., DOLMANAN, S. B., SEDGHI, N., TRIPATHY, S., & POTTER, R. J. (2016). Comparative analysis of the effects of tantalum doping and annealing on atomic layer deposited (Ta2O5)x(Al2O3)1?x as potential gate dielectrics for GaN/AlxGa1?xN/GaN high electron mobility transistors. Journal Of Applied Physics, 119.

ROBERTSON, J. (2000). Band offsets of wide-band-gap oxides and implications for future electronic devices. Journal of Vacuum Science and Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures, 18(3), 1785-1791.

ROTH, R. S., NEGAS, T.& COOK, L. P. (1981). Phase Diagrams for Ceramists. The American Ceramic Society, 4, 117-330.

SALIM, E. T., HASSAN, A. I.,& NAAES, S. A. (2019). Effect of gate dielectric thicknesses on MOS photodiode performance and electrical properties. Materials Research Express,6, 1-20.

SANTOS, J. L., MAÇAL, R. L. S. B., JESUS, P. R. R., GOMES, A. V., LIMA Jr, E. P., MONTEIRO, S. N., DE CAMPOS, J. B., & LOURO, L. H. L. (2017). Effect of LiF as Sintering Agent on the Densification and Phase Formation in Al2O3-4 Wt Pct Nb2O5 Ceramic Compound. Metallurgical And Materials Transactions A, 48, 4432—4440.

TRINDADE, M. W. (2012). Influência da geometria e da microestrutura no comportamento dinâmico da alumina aditivada com nióbia. Tese de doutorado, Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro,RJ, Brasil.

WARMAN, M. O.& BUDWORTH, D. W. (1967). Criteria for the selection of additives to enable the sintering of alumina to proceed to theoretical density. Transactions of the British Ceramic Society, 66(6), 253-264.

WILK, G. D., WALLACE, R. M.& ANTHONY, J. M. (2001). High-k gate dielectrics: Current status and materials properties considerations. Journal of Applied Physics, 89(10), 5243-5275.

ZHANG, H., XU, Y., JIN, H.& QIAO, G. (2014). Effects of Cr2O3 addition on mechanical and electrical properties of alumina ceramic. Advanced Materials Research, 941-944, 513-516.

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Publicado

31/12/2020

Como Citar

Gonçalves, P. R. de L. C., Castro Junior, M. C., & Sales, F. H. S. (2020). Propriedades Elétricas e Microestruturais da Alumina Dopada com Nióbia. HOLOS, 7, 1–17. https://doi.org/10.15628/holos.2020.9243

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