Estudo dos efeitos das condições de processamento sobre propriedades de filmes de PVDF-TRFE - Matte, Laura Córdova (2019)
Poli(fluoreto de vinilideno - trifluoroetileno) (PVDF-TrFE) é um copolímero semicristalino que apresenta propriedades piro, piezo e ferroelétricas. Pode ser depositado por spin coating e utilizado em diversas aplicações, sobretudo em um contexto de eletrônica orgânica. As propriedades do filme dependem das condições de processamento, sendo o grau de cristalinidade um fator muito importante para garantir uma boa resposta ferroelétrica. Existe na literatura discordância sobre qual temperatura gera maximização do grau de cristalinidade dentro da faixa delimitada pela temperatura de Curie e pelo ponto de fusão. Existem, também, relatos sobre elevada corrente de fuga em capacitores de metal/PVDF-TrFE/metal. Neste trabalho, mostramos o domínio da tecnologia para deposição de filmes de PVDF-TrFE com boa homogeneidade e espessura controlável (entre 85 e 300 nm). Além disso, realizamos um estudo sobre a relação entre as condições de processamento (com ênfase na temperatura de recozimento) e as propriedades elétricas de capacitores ferroelétricos, incluindo a corrente de fuga. A temperatura de Curie e o ponto de fusão do material foram avaliados por calorimetria diferencial de varredura, e utilizamos difratometria de raios X e elipsometria para avaliar o impacto da temperatura de recozimento sobre o grau de cristalinidade Capacitores ferroelétricos de níquel/PVDF-TrFE/ouro foram fabricados para a caracterização elétrica do copolímero, feita através de levantamento da curva IV - na qual pode ser observado o chaveamento ferroelétrico - e de medidas de corrente de fuga. Determinamos que o grau de cristalinidade é maximizado com recozimento em temperaturas próximas à de Curie. Nessa temperatura de recozimento, também a resposta ferroelétrica é maximizada. Observamos que a corrente de fuga depende da interface com os eletrodos e também do estado de polarização do capacitor, apresentando chaveamento resistivo. A influência do estado de polarização sobre a corrente de fuga diminui à medida que a temperatura de recozimento aumenta, já que temperaturas altas provocam diminuição do grau de cristalinidade e da corrente de chaveamento. As contribuições deste trabalho são trazer a tecnologia de deposição de filmes de PVDF-TrFE para o Instituto de Física da UFRGS, mostrar que é necessário testar qual a temperatura de recozimento que maximiza o grau de cristalinidade e mostrar que o estado de polarização é relevante para o mecanismo de condução que provoca corrente de fuga.