Acoplamiento magnetoeléctrico en el BiFeO3 debido a la sustitución catiónica

Abstract

Recientemente ha habido un creciente interés en el desarrollo de materiales multifuncionales en los que dos o más propiedades se combinan en un único compuesto. Los materiales multiferroicos presentan simultáneamente ordenamiento ferromagnético, ferroeléctrico y/o ferroelástico. El acoplamiento entre los parámetros de orden magnético y ferroeléctrico puede conducir a efectos magnetoeléctricos, en los que la magnetización puede ser modificada por la aplicación de un campo eléctrico y viceversa. A la fecha han sido identificados relativamente pocos materiales multiferroicos, y en los que se conocen, el mecanismo que subyace a su ferroelectricidad es a menudo poco convencional [1]. Un material representativo de este grupo es la ferrita de bismuto, BiFeO3 (BFO), que presenta ventajas sobre otros compuestos multiferróicos debido a su elevada temperatura de Curie (TC =1100 K) y elevada temperatura de Néel (TN=640 K) [1]. El problema principal de este sistema es la dificultad de obtenerlo monofásico por métodos convencionales ya que al sintetizarlo se forman simultáneamente diversas fases secundarias como Bi2O3, Bi2Fe4O9 y Bi25FeO40. Una de las opciones para eliminar la presencia de fases secundarias es su dopaje con cationes que sustituyan los sitios A y B de su estructura y a su vez, favorezca sus propiedades físicas. En el desarrollo de esta investigación se estudió el efecto del dopante en los sitios A y B, sobre las propiedades estructurales, microestructurales, eléctricas y magnéticas en polvos cerámicos de los sistemas multiferroicos Bi1-xLaxFeO3 (x= 0, 0.10, 0.15 y 0.20), BiFe1-yCoyO3 (y= 0, 0.03, 0.06 y 0.09) y Bi1-xLaxFe1-yCoyO3 {x= 0.10 (y= 0, 0.03, 0.06 y 0.09)}, {x=0.15 (y= 0, 0.03, 0.06 y 0.09)} y {x=0.20 (y= 0, 0.03, 0.06 y 0.09)} sintetizados a través del método citrato gel. Los polvos cerámicos fueron caracterizados por espectroscopía infrarroja, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de impedancia compleja y caracterización magnética a través del análisis de curvas de histéresis obtenidas a través de magnetización dc usando un SQUID. Las muestras cerámicas fueron caracterizadas eléctricamente a través del análisis de las curvas de impedancia.