Análisis cristalográfico, morfológico, eléctrico, óptico y magnético del nuevo material Dy2BiFeO6

Crystallographic, morphologic, electric, optical and magnetic analysis of the Dy2BiFeO6 novel material

En este trabajo reportamos el análisis estructural, morfología superficial, ordenamiento magnético, respuesta dieléctrica y característica óptica de la nueva perovskita compleja Dy₂BiFeO₆. Las muestras fueron producidas mediante reacción de estado sólido. El análisis cristalográfico fue realizado a través de refinamiento Rietveld de los patrones experimentales de rayos X. Los resultados muestran que este material cristaliza en una perovskita ortorrómbica correspondiente al grupo espacial Pnma (#62). Por medio del ajuste de Curie-Weiss a la respuesta de la susceptibilidad magnética en función de la temperatura se estableció que el ordenamiento magnético se relaciona con una transición paramagnético-antiferromagnético con una temperatura de Weiss θ=-18,5 K, la cual es acorde con el comportamiento del inverso de la susceptibilidad en función de la temperatura, y una temperatura de Néel TN=50,8 K. La constante de Curie permitió determinar un momento magnético efectivo de 15,7 μB. Medidas de magnetización en función del campo aplicado a T=50 K, muestran un débil comportamiento histerético, que corrobora el ordenamiento magnético presente a esa temperatura. Mediciones de la constante dieléctrica en función de la frecuencia aplicada a temperatura ambiente dan como resultado una alta constante dieléctrica relativa a bajas frecuencias (ε=780). La curva de reflectancia en función de la longitud de onda revela el comportamiento típico de un material de tipo perovskita doble y permite la obtención de la brecha de energía de 2,74 eV característico de un material semiconductor.

1. INTRODUCCIÓN

Las perovskitas son cerámicas que combinan elementos metálicos y no metálicos. La perovskita original CaTiO₃ es un mineral escaso que crista-liza en forma ortorrómbica o seudocúbica [1], ya que se caracteriza porque su celda unitaria tiene forma geométrica con los tres ángulos rectos pero con parámetros de red distintos y es descrita por la expresión ABO₃, donde A y B son cationes metálicos y O representa el Oxígeno [2]. Una vez producidas las llamadas perovskitas sintéticas, este nombre se generalizó a un grupo de cristales que comparten su misma disposición cristalográfica, con variaciones estructurales que van desde cúbica, tetragonal, ortorrómbica y monoclínica hasta romboédrica, por lo cual, dependiendo también de las propiedades físicas individuales de los cationes A y B, pueden originarse comportamientos aislantes [3], semiconductores [4], conductores metálicos [5], magnetorresistivos [6], ferroeléctricos [7], ferromagnéticos [8], espin-metálicos [9] y superconductores [10], entre otros, lográndose la síntesis de estructuras cada vez más complejas como las perovskitas dobles, identificadas por la fórmula genérica A₂BB’O₆, donde B y B’ son generalmente metales de transición [11].