Producción y caracterización de nuevos materiales multiferróicos de la familia RMn1-xFexO3 (R = Ho, Dy, Gd)

Se sintetizaron mediante la técnica de reacción de estado sólido convencional muestras cerámicas de la familia RMn1-xFexO3. Mediante el seguimiento del proceso de síntesis por medio de difracción de rayos X se determinó que para obtener fases cristalográficas de alta pureza ( 99%) son necesarias temperaturas alrededor de 1200 °C. Así mismo, se observó que tiempos de síntesis alrededor de las 18 horas garantizan la reacción total de los óxidos precursores a la temperatura ya mencionada. Se estudió la estructura cristalina del sistema mediante experimentos de difracción de rayos X en un rango 2θ de 20° a 70°, observando un alto grado de cristalinidad en el sistema. Los resultados obtenidos por difracción de rayos X fueron analizados usando el programa PANAlitical X’Pert HighScore Plus. Este procedimiento permitió determinar que esta familia de materiales cristalizan en dos estructuras cristalinas, la primera de ellas una estructura tipo perovskita distorsionada con simetría ortorrómbica (Grupo espacial Pbnm # 62). La segunda es una estructura con simetría hexagonal (grupo espacial P63cm # 185). Los criterios que definen la simetría en la que cristaliza cada material son el radio iónico y el grado de sustitución (valor de x), de tal manera que para x = 0.2 los materiales tienen estructura tipo perovskita distorsionada en su totalidad independiente de cual sea el ion R. Las estructuras cristalinas se refinaron mediante el método de Rietveld usando el software GSAS + EXPGUI. Este procedimiento nos permitió observar que los materiales con R = Gd y Dy cristalizan con simetría ortorrómbica, mientras para la configuración con R = Ho se observa una competencia entre las dos fases características del sistema de tal manera que para x = 0 el material presenta simetría Hexagonal casi en su totalidad (94.23 %). Para x = 0.1 se presentan contribuciones de las dos fases cristalinas con porcentajes en peso de 42.73 % y 57.27% de las fases hexagonal y ortorrómbica respectivamente. Finalmente, para x = 0.2 el material obtenido presenta simetría ortorrómbica en su totalidad. Se estudiaron experimentalmente las propiedades ferroicas de la familia RMn1-xFexO3 observando en todos los casos un comportamiento antiferromagnético en los materiales por debajo de ciertas temperaturas críticas comprendidas entre 20 K y 75 K. El estudio de la magnetización en función de la temperatura nos permitió observar un comportamiento paramagnético a temperatura ambiente y superiores, con transiciones de fase al estado antiferromagnético a bajas temperaturas para todas las configuraciones. Para la familia GdMn1-xFexO3 la transición al estado antiferromagnético se observa por debajo de los 25 K, para esta configuración se observa un estado ferrimagnético cerca de 30 K en el material con x = 0.1. En el caso del DyMn1-xFexO3 esta transición se observa por debajo de 40 K y para el HoMn1-xFexO3 la transición al estado antiferromagnético se presenta por debajo de 75 K. Finalmente, se estudió el comportamiento eléctrico de los materiales mediante curvas de polarización eléctrica. A partir de esta técnica se determinó que a temperatura ambiente domina un comportamiento resistivo para los materiales con R = Gd y Dy para x = 0, 0.1 y 0.2; y para R = Ho solo en las configuraciones con x = 0.1 y 0.2. Así mismo, se confirmó el comportamiento ferroeléctrico con un elevado valor de constante dieléctrica (215.1) a temperatura ambiente para la configuración con R = Ho y x = 0.

• Autores: Cardona Vásquez, Jorge Andrés
• Fecha de publicación: 2014
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/51817
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/51817; http://bdigital.unal.edu.co/46031/
• Palabra clave: 53 Física / Physics; 55 Ciencias de la tierra / Earth sciences and geology; 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; Multiferroicos; Materiales antiferromagnéticos; Manganitas de tierras raras; Perovskitas complejas; Multiferroics; Antiferromagnetic materials; Rare earth manganites; Complex perovskitas
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• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional