996 resultados para Dielectric Behavior


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Multilayered nanocomposite films (thickness 50-90 nm) of cobalt ferrite nanoparticles (np-CoFe2O4, 18 nm) were deposited on top of interdigitated microelectrodes by the layer-by-layer technique in order to study their dielectric properties. For that purpose, two different types of nanocomposite films were prepared by assembling np-CoFe2O4 either with poly(3,4-ethylenedioxy thiophene):poly(styrene sulfonic acid) or with polyaniline and sulfonated lignin. Despite the different film architectures, the morphology of both was dominated by densely-packed layers of nanoparticles surrounded by polyelectrolytes. The dominant effect of np-CoFe2O4 was also observed after impedance spectroscopy measurements, which revealed that dielectric behavior of the nanocomposites was largely influenced by the charge transport across nanoparticle-polyelectrolyte interfaces. For example, nanocomposites containing np-CoFe2O4 exhibited a single low-frequency relaxation process, with time constants exceeding 15 ms. At 1 kHz, the dielectric constant and the dissipation factor (tan ᵟ) of these nanocomposites were 15 and 0.15, respectively. These values are substantially inferior to those reported for pressed pellets made exclusively of similar nanoparticles. Impedance data were further fitted with equivalent circuit models from which individual contributions of particle's bulk and interfaces to the charge transport within the nanocomposites could be evaluated. The present study evidences that such nanocomposites display a dielectric behavior dissimilar from that exhibited by their individual counterparts much likely due to enlarged nanoparticle- polyelectrolyte interfaces.

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The dielectric behavior of polyacrylonitrile derived carbon nanofibers formed at different carbonization temperatures was investigated using impedance spectroscopy. The impedance data are presented in the form of Cole-Cole plots and four equivalent electrical circuits are derived. It is found that by increasing carbonization temperature from 500 to 800 °C, a strong capacitive element in the parallel equivalent circuit is transformed into an inductive element, while the contact resistance and parallel resistance are significantly decreased. Along with the morphological and chemical structural evolution, respectively witnessed by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy, the dielectric transition deduced from the transformation of electrical circuits can be correlated to the proposed microstructural changes of polyacrylonitrile derived carbon nanofibers and the interaction/interference among them.

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The dielectric measurements on diglycine sulphate in the temperature range 5-400 K, show that it is a normal dielectric, unlike triglycine sulphate which is a ferroelectric. The difference in the dielectric behavior of these two glycine sulphates has been explained on the basis of certain structural features derived from a study of their vibration spectra.

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The dielectric measurements on diglycine sulphate in the temperature range 5-400 K, show that it is a normal dielectric, unlike triglycine sulphate which is a ferroelectric. The difference in the dielectric behavior of these two glycine sulphates has been explained on the basis of certain structural features derived from a study of their vibration spectra.

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Abstract: A wide range of compositions of grasses in the ternary Li2O-PbO-B2O3 glass system was prepared, and de and ac conductivity measurements were carried out on these glasses. The presence of lead leads to a decrease in de conductivities and an increase in the activation energies. This is likely to be due to the increase of the partial charges on the oxygen atoms and to the presence of the lone pair on the Pb atom; both of these factors impede lithium ion motion. The ac conductivity and dielectric behavior of these glasses support such a conjecture. (C) 2000 Elsevier Science Ltd.

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In the present work, we report the deposition of zirconia thin films on Si(100) at various substrate temperatures by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). Three different zirconium complexes, viz., tetrakis(2,4-pentadionato)zirconium(IV), [Zr(pd)4], tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptadionato)zirconium(IV), [Zr(thd)4], and tetrakis(t-butyl-3-oxo-butanoato)zirconium(IV), [Zr(tbob)4] are used as precursors. The relationship between the molecular structures of the precursors and their thermal properties, as examined by TG/DTA is presented. The films deposited using these precursors have distinctly different morphology, though all of them are of the cubic phase. The films grown from Zr(thd)4 are well crystallized, showing faceted growth at 575°C, whereas the films grown from Zr(pd)4 and Zr(tbob)4 are not well crystallized, and display cracks. These differences in the observed microstructure may be attributed to the different chemical decomposition pathways of the precursors during the film growth, which influence the nucleation and the growth processes. This is also evidenced by the different kinetics of growth from these three precursors under otherwise identical CVD conditions. The details of thin film deposition, and film microstructure analysis by XRD and SEM is presented. The dielectric behavior of the films deposited from different precursors, as studied by C-V measurements, are compared.

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Composites comprising Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA) and CaCu3Ti4O12 (CCTO) via melt mixing followed by hot pressing were fabricated. These were characterized using X-ray diffraction, thermo gravimetric, scanning electron microscopy, and Impedance analyzer for their structural, morphology, and dielectric properties. Composites were found to have better thermal stability than that of pure PMMA. The composite, with 38 Vol % of CCTO (in PMMA), exhibited remarkably low dielectric loss at high frequencies and the low frequency relaxation is attributed to the space charge polarization/MWS effect. Theoretical models were employed to rationalize the dielectric behavior of these composites. At higher temperatures, the relaxation peak shifts to higher frequencies, due to the merging of both beta and alpha relaxations into a single dielectric dispersion peak. The AC conductivity in the high frequency region was attributed to the electronic polarization. POLYM. ENG. SCI., 54:551-558, 2014. (c) 2013 Society of Plastics Engineers

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Thin-film capacitors, with barium strontium titanate (BST) dielectric layers between 7.5 and 950 nm in thickness, were fabricated by pulsed-laser deposition. Both crystallography and cation chemistry were consistent with successful growth of the BST perovskite. At room temperature, all capacitors displayed frequency dispersion such that epsilon (100 kHz)/epsilon (100 Hz) was greater than 0.75. The dielectric constant as a function of thickness was fitted, using the series capacitor model, for BST thicknesses greater than 70 nm. This yielded a large interfacial d(i)/epsilon (i) ratio of 0.40 +/-0.05 nm, implying a highly visible parasitic dead layer within the capacitor structure. Modeled consideration of the dielectric behavior for BST films, whose total thickness was below that of the dead layer, predicted anomalies in the plots of d/epsilon against d at the dead-layer thickness. In the capacitors studied here, no anomaly was observed. Hence, either (i) 7.5 nm is an upper limit for the total dead-layer thickness in the SRO/BST/Au system, or (ii) dielectric collapse is not associated with a distinct interfacial dead layer, and is instead due to a through-film effect. (C) 2001 American Institute of Physics.

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Pulsed laser deposition was used to make a series of Au/Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST)/SrRuO3/MgO thin film capacitors with dielectric thickness ranging from similar to15 nm to similar to1 mum. Surface grain size of the dielectric was monitored as a function of thickness using both atomic force microscopy and transmission electron microscopy. Grain size data were considered in conjunction with low field dielectric constant measurements. It was observed that the grain size decreased with decreasing thickness in a manner similar to the dielectric constant. Simple models were developed in which a functionally inferior layer at the grain boundary was considered as responsible for the observed dielectric behavior. If a purely columnar microstructure was assumed, then constant thickness grain-boundary dead layers could indeed reproduce the series capacitor dielectric response observed, even though such layers would contribute electrically in parallel with unaffected bulk- like BST. Best fits indicated that the dead layers would have a relative dielectric constant similar to40, and thickness of the order of tens of nanometers. For microstructures that were not purely columnar, models did not reproduce the observed dielectric behavior well. However, cross-sectional transmission electron microscopy indicated columnar microstructure, suggesting that grain boundary dead layers should be considered seriously in the overall dead-layer debate. (C) 2002 American Institute of Physics.

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We report on the successful fabrication of arrays of switchable nanocapacitors made by harnessing the self-assembly of materials. The structures are composed of arrays of 20-40 nm diameter Pt nanowires, spaced 50-100 nm apart, electrodeposited through nanoporous alumina onto a thin film lower electrode on a silicon wafer. A thin film ferroelectric (both barium titanate (BTO) and lead zirconium titanate (PZT)) has been deposited on top of the nanowire array, followed by the deposition of thin film upper electrodes. The PZT nanocapacitors exhibit hysteresis loops with substantial remnant polarizations, while although the switching performance was inferior, the low-field characteristics of the BTO nanocapacitors show dielectric behavior comparable to conventional thin film heterostructures. While registration is not sufficient for commercial RAM production, this is nevertheless an embryonic form of the highest density hard-wired FRAM capacitor array reported to date and compares favorably with atomic force microscopy read-write densities.

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As propriedades funcionais dos materiais ferroeléctricos tais como a polarização reversível, piroelectricidade, piezoelectricidade, elevada actividade óptica não linear e comportamento dieléctrico não linear são fundamentais para a sua aplicação em sensores, microactuadores, detectores de infravermelhos, filtros de fase de microondas e memórias não-voláteis. Nos últimos anos, motivado pelas necessidades industriais de redução do tamanho dos dispositivos microelectrónicos, aumentando a eficiência volumétrica, tem sido feito um grande esforço ao nível da investigação para desenvolver estruturas ferroeléctricas à escala micro- e nano- métrica. É sabido que a redução de tamanho em materiais ferroeléctricos afecta significamente as suas propriedades. Neste sentido e considerando que foi previsto teoreticamente por cálculos ab initio que estruturas do tipo nanocilindros e nanodiscos apresentariam um novo tipo de ordem ferroeléctrica e, na expectativa de alcançar conhecimento para o desenvolvimento de uma nova geração de dispositivos microelectróncos, existe um grande interesse em desenvolver métodos de fabrico de nanoestruturas ferroeléctricas unidimensionais (1D) tais como nanocilindros e nanotubos. As estratégias de fabrico de nanoestruturas 1D até agora descritas na literatura indicam claramente as dificuldades inerentes à sua preparação. Existem duas grandes vias de síntese destas nanoestruturas: i) o método “topdown” que consiste na redução de tamanho de um dado material até à obtenção duma estrutura 1D; e ii) o método “bottom-up” em que átomos, iões e moléculas são agrupados para formar um material 1D. O método “top down” envolve em geral técnicas de desgaste, como o uso do feixe de electrões, que apesar de permitirem elevada precisão no posicionamento e no controlo do tamanho, falham em termos de resolução, exigem muito tempo e causam facilmente defeitos que deterioram as propriedades físicas destes materiais. Na metodologia “bottom up” a utilização de moléculas ou estruturas “molde” tem sido a mais explorada. As estructuras 1D podem também ser preparadas sem recorrer a “moldes”. Neste caso a agregação orientada é promovida pelo recurso a aditivos que controlam o crescimento dos cristais em direcções preferenciais. Neste contexto, neste trabalho utilizaram-se duas estratégias “bottom up” de baixo custo para a preparação de nanopartículas de titanato de bário (BaTiO3) com morfologia controlada: 1) síntese química (em solução e em fase vapor) com utilização de nanotubos de titanato TiNTs) como “moldes” e precursores de titânio 2) síntese química em solução com presença de aditivos. Os nanotubos de titanato de sódio foram preparados por síntese hidrotermal. Como existiam muitas dúvidas acerca da natureza estrutural e do mecanismo de formação dos NTs, a parte inicial do trabalho foi dedicada à realização de um estudo sistemático dos parâmetros intervenientes na síntese e à caracterização da sua estrutura e microestrutura. Foi demonstrado que os NTs têm a fórmula geral A2Ti2O5 (A = H+ or Na+), e não TiO2 (anátase) com defendido por vários autores na literatura, e podem ser preparados por método hidrotermal em meio fortemente alcalino usando como fonte de titânio TiO2 comercial na forma de anátase ou rútilo. A menor reactividade do rútilo exige temperaturas de síntese superiores ou tempos de reacção mais longos. A forma tubular resulta do tratamento hidrotermal e não de processos de lavagem e neutralização subsequentes. Se os NTs forem tratados após a síntese hidrotérmica em água a 200 ºC, transformam-se em nanocilindros. Uma das partes principais desta tese consistiu na investigação do papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3. O potencial funcionamento dos NTs como “moldes” para além de precursores foi testado em reacção com hidróxido de bário em síntese em solução e por reacção com um precursor orgânico de bário em fase vapor. Tendo por base os estudos cinéticos realizados, bem como as alterações estruturais e morfológicas das amostras, é possível concluir que a formação do BaTiO3 a partir de NTs de titanato de sódio, ocorre por dois mecanismos dependendo da temperatura e tempo de reacção. Assim, a baixa temperatura e curto tempo de reacção verifica-se que se formam partículas dendríticas de BaTiO3 cuja superfície é bastante irregular (“wild”) e que apresentam estrutura pseudo-cúbica. Estas partículas formam-se por reacção topotáctica na fronteira dos nanotubos de titanato de sódio. A temperaturas mais altas e/ou reacções mais longas, a reacção é controlada por um mecanismo de dissolução e precipitação com formação de dendrites de BaTiO3 tetragonais com superfície mais regular (“seaweed”). A microscopia de força piezoeléctrica mostrou que as dendrites “seaweeds“ possuem actividade piezoeléctrica superior à das dendrites “wild”, o que confirma o papel desempenhado pela estrutura e pela concentração de defeitos na rede na coerência e ordem ferroeléctrica de nanoestruturas. Os nossos resultados confirmam que os NTs de titanato não actuam facilmente como “moldes” na síntese em solução de BaTiO3 já que a velocidade de dissolução dos NTs em condições alcalinas é superior à velocidade de formação do BaTiO3. Assumindo que a velocidade de reacção dos NTs com o precursor de bário é superior em fase vapor, efectuou-se a deposição de um precursor orgânico de bário por deposição química de vapor sobre um filme de NTs de titnato de sódio depositados por deposição electroforética. Estudou-se a estabilidade dos NTs nas diferentes condições do reactor. Quando os NTs são tratados a temperaturas superiores a 700 ºC, ocorre a transformação dos NTs em nanocilindros de anatase por um mecanismo de agregação orientada. Quando se faz a deposição do precursor de bário, seguida de calcinação a 700 ºC em atmosfera oxidante de O2, verifica-se que a superficie dos NTs fica coberta com nanocristais de BaTiO3 independentemente da concentração de bário. O papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em fase vapor é assim descrito pela primeira vez. Em relação à metodologias de crescimento de partículas na ausência de “moldes” mas com aditivos fez-se um estudo sistemático utilizando 5 aditivos de natureza differente. As diferenças entre aditivos foram sistematizadas tendo em conta as diferenças estruturais e morfológicas verificadas. Está provado que os aditivos podem funcionar como modificadores de crescimento cristalino por alteração do seu padrão de crescimento ou por alteração da cinética de crescimento das faces cristalográficas do cristal. Entre os aditivos testados verificou-se que o ácido poliacrilíco adsorve em faces específicas do BaTiO3 alterando a cinética de crescimento e induzindo a agregação orientada das partículas. O polivinilpirrolidona, o docecilsulfato de sódio e hidroxipropilmetilcelulose actuam mais como inibidores de crescimento do que como modificadores do tipo de crescimento. A D-frutose aumenta a energia de activação da etapa de nucleação não ocorrendo formação de BaTiO3 para as mesmas condições dos outros aditivos. Esta tese clarifica o papel dos NTs de titanato de sódio enquanto precursores e “moldes” no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em solução e em fase vapor. É feita também a abordagem do controlo morfológico do BaTiO3 através do uso de aditivos. As estratégias de preparação de BaTiO3 propostas são de baixo custo, reprodutíveis e fáceis de efectuar. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão da relação tamanho – morfologia – propriedade em materiais ferroeléctricos nanométricos com vista à sua potencial aplicação.

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Breast cancer is the most common non - skin malignancy in women and a leading cause of female morality. A potentially important strategy for reducing this menace is the detection at an early stage . The invention of non-invasive and non-ionizing microwave technique, to reveal the internal structure of biological objects was a break through in the field of medical diagnostics. Electrical properties of biological tissues and their interaction with electromagmetic waves have direct impact on human life. This thesis focuses on theoretical and experimental investigations of active microwave imaging techniques for breast cancer detection.

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The aim of this preliminary work was to present a novel method, suitable to investigate the glass cooling, from melt to solid state, based on a fast, non-usual and easy microwave method. The following glass system xBaO . (100-x)B(2)O(3) (x = 0% and 40%) was selected as an example for this study. The melt was poured inside a piece of waveguide and then, its cooling was monitored by the microwave signal as a function of time. The variations in the signal can provide valuable informations about some structural changes that take place during the cooling stages, such as relaxation processes. This method can be useful to investigate the cooling and heating of other materials, opening new possibilities for investigation of dielectric behavior of materials under high temperatures. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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The authors investigated the influence of defects on the piezoelectric and dielectric properties of Bi4Ti3O12 (BIT), SrBi4Ti4O15 (SBTi) and CaBi4Ti4O15 (CBTi144) thin films by x-ray photoemission spectroscopy measurements. In the SBTi film, Sr which is a nonpolarizable ion restricting the movement of Ti4+ ions and thus leads to a low piezoresponse. Meanwhile, the oxygen environment is quite different in the BIT and CBTi144 films exhibiting excellent piezoelectric properties. The piezoelectric coefficient and the dielectric behavior were larger for a-b axis oriented than for c axis-oriented films due to the defects created during the films crystallization. (c) 2007 American Institute of Physics.