IFIR   05409
INSTITUTO DE FISICA DE ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Efecto producido por impurezas fuera de centro en las transiciones de fase de un material ferroeléctrico
Autor/es:
M. G. STACHIOTTI; R. MACHADO; M. SEPLIARSKY; A. DI LORETO; A. FRATTINI; O. DE SANCTIS
Lugar:
Villa Carlos Paz, Córdoba
Reunión:
Congreso; 97 Reunión de la Asociación de Física Argentina; 2012
Institución organizadora:
Asociación de Física Argentina
Resumen:
En la actualidad los materiales piezocerámicos de uso comercial estan basados en Zirconato Titanato de Plomo (PZT). Sin embargo, las manufacturas comerciales y aplicaciones del PZT encuentran serios inconvenientes desde el punto de vista ecológico y de la protección ambiental, debido a los altos niveles de toxicidad del plomo. Por este motivo se estan considerando materiales alternativos al PZT que sean potencialmente atractivos para aplicaciones específicas. Una alternativa interesante se basa en soluciones sólidas de perovskitas de niobatosalcalinos (K,Na,Li)(Nb,Ta)O3. La atención se dirige en la actualidad hacia esta familia de materiales, donde se cree que la posición fuera de centro que ocupan los iones Li en la matriz ferroeléctrica son reponsables de generar un borde de fase morfotrópico entre una fase ortorrómbica y una tetragonal, necesario para producir un aumento de la respuesta electromecánica.En este trabajo investigamos los efectos producidos por impurezas de Li en las transiciones de fases del óxido ferroeléctrico KNbO3 a partir de simulaciones basadas en métodos ab-initio. El objetivo es dilucidar los mecanismos microscópicos relevantes que originan las propiedades electromecánicas que presentan los piezocerámicos libres de plomo. Los resultados indican que el reemplazo de K por Li incrementa el momento dipolar eléctrico en el sitio de la impureza debido a un notable desplazamiento fuera de centro del Li a lo largo de direcciones [001].Mostramos que el dopaje con Li afecta marcadamente las temperaturas de transición del KNbO3 como resultado de un acoplamiento de la dinámica relajacional de las impurezas fuera de centro con la polarización macroscópica del material huesped. Este acoplamiento produce la disminución de las temperaturas de transición rombohédrica ortorrómbica y ortorrómbica-tetragonal, mientras que la temperatura de Curie (tetragonal-cúbica) aumenta. De esta manera el dopaje con Li genera un incremento del rango de estabilidad de la fase tetragonal, produciendo un borde de fase morfotrópico entre las fases ortorrómbica y tetragonal con el incremento de Li. Estas prediciones son contrastadas con mediciones dieléctricas en pastillas cerámicas de LixK1-xNbO3. Las muestras fueron fabricadas a partir de activación mecánico química de polvos de K2CO3, Li2CO3 y Nb2O5. Los métodos de caracterizaciónusados fueron difractometría de rayos X, espectroscopía de impedancias, y mediciones ferro y piezoeléctricas.