O EFEITO DE METAIS PESADOS NA RESISTÊNCIA ELÉTRICA
NA PEROVISKITA Ba2LaBi(1-x)MxO6 COM M = Sn4+, Pb4+ E Fe3+ E x = 0
E 0,05
Flávia Santos Portela1 ; José Albino Oliveira de Aguiar2
1
Estudante do Curso de Física Licenciatura – CCEN – UFPE; E-mail: [email protected],
2
Docente/pesquisador do Depto de Física – CCEN – UFPE. E-mail: [email protected].
Sumário: A peroviskita Ba2LaBi(1-x)MxO6 (com M = Sn4+, Pb4+ e Fe3+ e x = 0 e 0,05) foi
obtida pelo método de síntese de combustão e levada ao tratamento térmico em altas
temperaturas. Realizou-se então a análise de Raios-X das amostras, medidas de resistência
elétrica e finalmente o estudo da resistência elétrica em função da temperatura em que
foram tratados os materiais em questão. Os resultados da medição da resistividade, feita a
partir da resistência elétrica, em função da temperatura para os compostos, mostraram que
os materiais dopados com Sn4+ e Pb4+ diminuíram a resistividade em relação a matriz (x =
0), enquanto que o dopado com Fe3+ sofreu um discreto aumento.
Palavras–chave: caracterização; peroviskita; resistividade
INTRODUÇÃO
Neste trabalho nós preparamos a peroviskita Ba2LaBi(1-x)MxO6 (com M = Sn4+, Pb4+ e Fe3+
e x = 0 e 0,05) pelo método de combustão de acordo com Cunha Filho et al (2007) [1]. O
interesse desse estudo é devido à existência de poucos trabalhos na literatura a respeito
desses óxidos [2-3]. Nosso objetivo foi a caracterização das substâncias e o estudo do
comportamento da resistência elétrica desses materiais em função dos diferentes dopantes
em diferentes temperaturas de sinterização. Para isso foi feita a análise de Raios-X, que
apresentou mellhor estrutura nas amostras sinterizadas à 1200ºC, e medidas de resistência
pelo método das 4 pontas. Nesse ponto o material dopado com Sn4+ apresentou maior
condutividade.
MATERIAIS E MÉTODOS
O método de combustão consiste na mistura dos nitratos de Bário (Ba), Lantânio (La) e
Bismuto (Bi) com o nitrato do metal mais a Uréia ((NH2)CO - Combustível) em
quantidades estequiométricas submetendo-a a temperatura de aproximadamente 500ºC na
qual ocorre uma explosão do material. Desse processo resulta um pó que é levado ao
tratamento térmico de Calcinação e Sinterização. Obtivemos após a combustão 4 materiais
(Ba2LaBiO6
(Matriz,
x
=
0),
Ba2LaBi0,95Sn0,05O6,
Ba2LaBi0,095Pb0,05O6,
Ba2LaBi0,095Fe0,05O6). Para a calcinação, os materiais foram colocados num forno a 1000ºC
por 8 horas depois foram moídos e de cada material fizemos 3 pastilhas para entrarem em
processo de sinterização. Após a sinterização obtivemos de cada substância uma pastilha
tratada a 1000ºC, outra a1100ºC e a terceira a 1200ºC todas por 16 horas de tratamento.
Uma vez efetuada a preparação das amostras, estas foram analisadas por difração de raiosX . A leitura de 2θ foi variada de 10 a 90º, o passo 0,02º com tempo de 1s. Através do
modelo de Rietveld, que consiste no ajuste dos dados observados pela Difração, pudemos
obter, entre outros dados o grau de cristalinidade, tamanho da célula unitária bem como seu
volume e tamanho de cristalito. Medimos também a resistência elétrica dos compostos
através do método das quatro pontas utilizando um nanovoltímetro e um nanoamperímetro.
RESULTADOS
Figura 1 mostra os difratogramas obtidos com a identificação dos planos para a
temperatura de sinterização de 1200°C por 16 horas de tratamento e mostra uma estrutura
monoclínica para as amostras a essa temperatura. Às temperaturas de 1000°C e 1100°C as
substâncias não apresentaram estrutura definida. A Figura 2 mostra a análise de Ritveld
para os difratogramas à temperatura de 1200°C para os compostos dopados com Pb4+ e
Sn4+ respectivamente. Os difratogramas mostraram a presença de fases secundárias em
todas as amostras que foram identificadas como La(OH)2 e Ba2Bi2O6.
.
Figura 1: Difratogramas das substâncias Ba2LaBiO6 (Matriz), Ba2LaBi0,95Sn0,05O6, Ba2LaBi0,095Pb0,05O6,
Ba2LaBi0,095Fe0,05O6 à temperatura de sinterização de 1200°C.
Figura 2: Análise de Rietveld para as substâncias Ba2LaBi0,095Pb0,05O6, Ba2LaBi0,95Sn0,05O6 respectivamente, à
temperatura de sinterização de 1200°C. Os fatores α e β indicam os picos correspondentes às estruturas La(OH)2
e Ba2Bi2O6.
Os resultados obtidos para a cristalinidade dos materiais e volume da célula unitária são
mostrados na Figura 3 (a) e (b) respectivamente. As Figura 4 (a)e (b) mostram os
resultados da medição da resistividade, feita a partir da resistência elétrica, em função da
temperatura para os compostos.
Figura 3: (a) Gráfico da Cristalinidade dos compostos em função das temperaturas de sinterização; (b) Gráfico
volume da célula unitária em função das temperaturas de sinterização. Dados obtidos com o método de Rietveld.
Figura 4: (a) Gráfico da Resistividade dos compostos em função das temperaturas; (b) Gráfico volume da célula
unitária em função das temperaturas. Dados obtidos através do método das quatro pontas.
DISCUSSÃO
Na Figura 3(a), observamos que, com o aumento da temperatura, a cristalinidade aumenta
para a Matriz e para a dopagem com o Pb4+ diminuindo para as dopagens com Sn4+ e Fe3+.
Na Figura 3(b) vemos que, com o aumento da temperatura de sinterização, o volume da
célula unitária aumenta, com maior significação, para a dopagem com o Fe3+. Nota-se uma
diminuição do volume em relação à matriz quando dopada com Pb4+ e Sn4+, isso se dá
provavelmente pela atração exercida pelos átomos de Oxigênio da rede. As Figuras 4 (a) e
(b) mostram que o Sn4+ e o Pb4+ diminuíram a resistividade da matriz, enquanto que com o
Fe3+ houve um discreto aumento. De uma forma geral, em relação às dopagens com metais
realizadas, a dopagem com Sn4+ mostrou-se mais condutora.
CONCLUSÕES
O processo de dopagem da matriz Ba2LaBiO6 com Sn4+, Pb4+ acarretou na diminuição do
volume da célula unitária. Em geral a temperatura de 1200ºC apresentou melhor resultado
quanto a diminuição da resistividade, destacando-se o material dopado com Sn4+. Pode-se
fazer um estudo mais completo aumentando, no processo de sinterização o tempo de
exposição e/ou a temperatura uma vez que houve o aparecimento de fases secundárias
(La(OH)2 e Ba2Bi2O6).
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao CNPq e PIBIC-UFPE pelo apoio à pesquisa e ajuda financeira para a
realização deste trabalho, ao professor José Albino pela orientação e disponibilidade para a
discussão dos resultados, a Pedro Linhares e Maria Danielle pela ajuda na preparação das
amostras e discussão dos resultados.
REFERÊNCIAS
1. T. Kimura, Y. Tokura: Ann. Rev. Mater. Sci. 30, 451 (2000)
2. J. A. Aguiar, D. A. L. Tellez, Y. P Yadava, J. M. Ferreira: Phys. Rev. B 58, 2454 (1998)
3. Y. P. Yadava, D. A. Landinez Tellez, M. T. de Mello, J. M. Ferreira, J. Albino Aguiar:
Appl. Phys A. 66, 455 (1998)