Síntesis y caracterización eléctrica y magnética de compuestos de la familia BiFeTiO / Synthesis, electrical and magnetic characterization of BiFeTiO family compounds

Abstract

Se presentan los resultados obtenidos para sustituciones totales y parciales de iones Bismuto (Bi) por iones de tierras raras R (R=Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Yb) en los compuestos Bi4Fe2TiO12 y Bi5FeTi3O15 total y parcialmente respectivamente, los cuales fueron sinterizados a través de la técnica convencional de reacción en estado sólido. Los análisis estructurales a través de la difracción de rayos X, mostraron que se obtuvieron muestras policristalinas multifásicas en el primer caso (R4Fe2TiO12) y monofásicas en el segundo (Bi3R2FeTi3O15), adicionalmente se optimizaron los parámetros de red y las posiciones atómicas para cada una de las fases en los diferentes materiales sinterizados. Análisis a través de microscopía electrónica de barrido indican la que la formación granular tiene dependencia directa con los iones de R que sustituyen al Bi; así mismo se determinó a usando energías dispersivas de rayos X que los elementos presentes en cada uno de los materiales correspondían con los elementos esperados. Las curvas de histéresis eléctrica como función del campo eléctrico mostraron que los materiales obtenidos presentan un débil comportamiento ferroeléctrico en las series de compuestos. La susceptibilidad como función de la temperatura presenta un comportamiento tipo Curie-Weiss, lo cual permitió determinar que el comportamiento magnético de los materiales analizados estaba dado por los iones R debido a que el momento magnético efectivo del material coincidía relativamente bien con el momento magnético efectivo de los iones R aislados. / Abstract: We present the results for total and partial substitution of bismuth ions (Bi) for rare earth ions (R = Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Yb) in the compounds Bi5FeTi3O15 and Bi4Fe2TiO12 fully and partially respectively, which were sintered by the conventional solid-state reaction. Structural analysis by X-ray diffraction showed that multiphase and polycrystalline samples were obtained in the first case (R4Fe2TiO12) and single in the second case (Bi3R2FeTi3O15), additionally optimized lattice constants and atomic positions for each of different phases in sintered materials. Analysis by scanning electron microscopy indicate that the granular formation is directly dependent on the ion R substituted, likewise was determined using energy dispersive X-ray that the elements present in each of the materials correspond to the expected elements. Electric hysteresis loops as a function of electric field showed that the materials obtained have a weak ferroelectric behavior in the series of both compounds. The susceptibility as a function of temperature shows a Curie-Weiss behavior, which allowed us to determine the magnetic behavior of the materials tested was given by ions R because the effective magnetic moment of the material coincided relatively well with the effective magnetic moment ion R isolates.