Propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas del material tipo perovskita compleja Yb2FeCoO6

Abstract

El material YbFe_0.5Co_0.5O_3 fue sintetizado mediante dos métodos: reacción de estado sólido y Pechini modificado. La caracterización estructural realizada por difracción de rayos X (DRX) mostró que la fase ortorrómbica predominante se alcanzó a temperaturas de 1300 °C y 1000 °C, respectivamente, con una pequeña cantidad del óxido precursor Yb2O3 en ambas muestras. Para el método de estado sólido, se obtuvo una fase ortorrómbica en el grupo espacial Pnma (número 62) con una fracción del 88.4 %, mientras que el óxido precursor presentó una fase cúbica en el grupo espacial I 213 (número 199) con una fracción del 11.6 %. En el caso del método de Pechini modificado, la fase ortorrómbica también fue dominante, con un 82.6 % en el mismo grupo espacial Pnma (número 62), mientras que el óxido precursor mostró una fase cúbica en el grupo espacial I 213 (número 199) con una fracción del 17.4 %. La microscopía electrónica de barrido (SEM) evidenció dos fases cristalinas, con tamaños de grano promedio de 2.118 micrómetros para el método de estado sólido y 70.340 nanómetros para el método de Pechini modificado, destacando la homogeneidad en esta última. Además, las nanopartículas obtenidas por el método de Pechini modificado mostraron una mayor densidad de defectos y estados superficiales. El análisis de reflectancia difusa permitió determinar el band gap óptico del material, que fue de 1.17 eV para el método de estado sólido y 1.21 eV para el método de Pechini modificado, lo que confirma su naturaleza semiconductora. En cuanto al comportamiento magnético, ambas muestras presentaron características de ferromagnetismo, aunque las del método de Pechini mostraron un comportamiento dominado por efectos de superparamagnetismo debido a su menor tamaño de grano, lo que contribuyó a una mayor irreversibilidad magnética. Finalmente, la caracterización eléctrica del material evidenció un comportamiento semiconductor alineado con el modelo de hopping de rango variable. La respuesta eléctrica no lineal, atribuida a las barreras Schottky, sugiere la viabilidad de YbFe_0.5Co_0.5O_3 para aplicaciones en dispositivos de control de corriente, como reóstatos y potenciostatos. (Texto tomado de la fuente)

The material YbFe_0.5Co_0.5O_3 was synthesized using two methods: solid-state reaction and modified Pechini. Structural characterization performed by X-ray diffraction (XRD) revealed that the predominant orthorhombic phase was reached at temperatures of 1300 °C and 1000 °C, respectively, with a small amount of the precursor oxide Yb2O3 present in both samples. For the solid-state method, an orthorhombic phase was obtained in the space group Pnma (number 62) with a fraction of 88.4 %, while the precursor oxide exhibited a cubic phase in the space group 213 (number 199) with a fraction of 11.6 %. In the case of the modified Pechini method, the orthorhombic phase was also dominant, with 82.6 % in the same space group Pnma (number 62), while the precursor oxide showed a cubic phase in the space group 213 (number 199) with a fraction of 17.4 %. Scanning electron microscopy (SEM) evidenced two crystalline phases, with average grain sizes of 2.118 micrometers for the solid-state method and 70.340 nanometers for the modified Pechini method, highlighting the homogeneity in the latter. Additionally, the nanoparticles synthesized by the modified Pechini method exhibited a higher density of defects and surface states. The analysis of diffuse reflectance allowed for the determination of the optical band gap of the material, which was 1.17 eV for the solid-state method and 1.21 eV for the Pechini method, confirming its semiconductor nature. Regarding magnetic behavior, both samples exhibited characteristics of ferromagnetism, although those from the Pechini method showed behavior dominated by superparamagnetic effects due to their smaller grain size, contributing to greater magnetic irreversibility. Finally, the electrical characterization of the material demonstrated semiconductor behavior aligned with the variable range hopping model. The nonlinear electrical response, attributed to Schottky barriers, suggests the viability of YbFe_0.5Co_0.5O_3 for applications in current control devices, such as rheostats and potentiostats.