Además de analizar la microestrucura final de la muestra de STMO, se analizó la evolución de la microestructura de las pastillas en función de los tratamientos térmicos realizados, con el fin de proporcionar información que relacione el proceso de síntesis con los cambios morfológicos envueltos en el mismo. La figura 4-38 muestra las imágenes obtenidas mediante la aplicación de la técnica de microscopía de barrido electrónico en modo de alto y bajo vacío y utilizando el detector de electrones secundarios y retrodispersados. La micrografía 4-38-a) corresponde a la muestra sin tratamiento térmico; a juzgar por las diferencias en el matiz de la escala de grises en todo el sector analizado se pude inferir que existe una mezcla de fases o se puede hablar de una solución sólida conformada por los óxidos y el carbonato utilizados como precursores. Por otro lado la superficie es de tipo rugoso, no uniforme y se aprecia más fácilmente en la figura 4-38-b), cuando el grado de magnificación aumenta. Lo anterior también encuentra justificación en el hecho que sin tratamiento térmico alguno no hay procesos de alta difusión de las partículas, y mucho menos procesos de densificación y crecimiento granular, debido a que no hay evidencia de una reducción de la energía en las interfases como lo establece la Ec. 28. Las micrografías 4-38-c) y 4-38-d) muestran la microestructura del material después de haber sido sometido a un tratamiento de 1000 °C durante 36 horas (Uno de los puntos del Vertex realizado, muestra 8). Acá se generan partículas con bordes más definidos los cuales varían su tamaño entre 10 µm - 125 µm, adicionalmente se pueden ver todavía indicios de lo que se podría llamar precipitados o segundas fases debido a los aglomerados de partículas que presentan una tonalidad diferente; particularmente la figura 4-38-c) muestra un aglomerado de aproximadamente 9 partículas de color gris claro. Al aumentar la magnificación en la figura 4-38-d) también se encuentran zonas en donde aparecen partículas con el mismo matiz. Otra de las características de la figura 4-38-c) es la formación de los denominados cuellos de botella, lo que se explica a partir de los procesos de densificación por efecto del tratamiento térmico y las moliendas intermedias; así como del cambio del área de las interfases granulares por efecto del aumento del tamaño de grano. La homogeneidad de la superficie de los granos es mayor, indicando un estado de sinterización intermedio, como se menciona en la sección 3.4.3.
Figura 4-38: E volución de la microestructura del compuesto Sr2TiMoO6 en función de los tratamientos térmicos realiz ados. a), b) Sin tratamiento térmico; c), d) calcinado a 1000 °C; e), f)
Calcinado a 1400 °C. Aumentos de 500X, 600X y 400 X para a), c) y e) respectivamente y de 1000X para b), d), y f).
a) b)
c) d)
La figura 4-38-e) muestra la micrografía para la muestra final de la perovskita calcinada a 1400 °C durante 48 horas; allí se aprecia la formación de partículas con tendencia cúbica y en cuyas aristas encontramos planos inclinados; la forma de todas las partículas tiende a ser la misma, sin embargo el tamaño difiere en todo el sector analizado. Al aumentar la magnificación y cambiar de alto a bajo vacío, el contraste cambia generando una imagen donde se resaltan los bordes y topografía del material, mostrando un poco la superposición de partículas en toda la región analizada de la muestra. Lo anterior concuerda con la esquematización que se hace del sistema en donde se considera como un apilado de granos poliédricos entrelazados entre sí por caras en común y donde el espacio intergranular es menor al observado en el paso de sinterización intermedio y la cual se menciona en la sección 3.4.3. Otra característica importante es que, como consecuencia del aumento en la temperatura de sinterización y de los tratamientos y moliendas sucesivas, la energía entregada al sistema ha sido mayor garantizando los procesos de difusión en fase sólida.
Finalmente la figura 4-39 muestra la magnificación hecha a 5000X de la misma muestra y donde se evidencia la formación de una especie de poliedros los cuales tienden a formar estructuras hexagonales en sus esquinas y octaédricas en sus caras; en este caso todo el material presenta le mismo matiz de grises y no hay acumulación de partículas con marcadas diferencias en su color lo que pueda dar indicios de presencia de aglomerados de impurezas u otras fases intermedias como rastros de los precursores. También se observa diferencias en la orientación de cada uno de los granos formados y la superposición que existe entre los mismos. Los tamaños de grano promedio se sitúan entre el rango de 1.0 y 4.0 µm. Una de las ventajas especiales de la técnica de MEB es la habilidad para observar efectos de contrastes de voltaje, lo que en principio es utilizado para evidenciar dominios ferroeléctricos en el material. Algunas de las líneas o sectores que forman patrones periódicos con diferencias en la intensidad en la superficie y cuya mayor intensidad puede ser relacionada a una acumulación por portadores de carga eléctrica que son asociados a un patrón de dominios, sin embargo, el implemento de condiciones especiales en el potencial de aceleración del haz de alrededor de 30 keV, variaciones en la corriente y orientaciones especiales de la muestra son requeridas para permitir hacer un análisis que permita confirmar este hecho [127].
Figura 4-39: Micrografía de Sr2TiMoO6 tomada a 5000X y en modo de bajo vac ío.