Desarrollo de materiales multiferroicos con estructura de aurivillius mediante el dopado de Bi4Ti3O12 con Fe/Nb

STACHIOTTI, MARCELO; LAVADO, CRISTIAN

Jornada; 3ras Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica; 2017

Ferroelectricidad y magnetismo coexisten en materiales denominados multiferroicos magnetoeléctricos. El interés en estos materiales se origina en la posibilidad de controlar cargas aplicando campos magnéticos y espines aplicando voltajes, y basado en ello construir nuevas formas de dispositivos multifuncionales. En este trabajo hemos desarrollado un material multiferroico con estructura de Aurivillius mediante eldopado de Bi4Ti3O12 (BIT) con iones magnéticos. BIT es considerado como prototipo de una amplia familia de materiales ferroeléctricos que tienen estructura de capas (Aurivillius). Este compuesto esta formado por planos(Bi2O2)2+ y bloques de pseudo-perovskita (Bi2Ti3O10)2-, alternadas en la dirección del eje cristalográfico c.Los Aurivillius son utilizados en la fabricación de memorias ferroeléctricas no volátiles (NV-FRAMs) por su alta resistencia a la fatiga cuando son depositados sobre electrodos de platino. La posibilidad de generar un acople magnetoeléctrico en estos materiales resulta de interes para su utilización en memorias multiferroicas. En este trabajo investigamos el efecto que produce el dopado de BIT con iones Fe+3 y Nb+5 en las propiedades eléctricas y magnéticas del material. Se fabricaron cerámicas con composiciones Bi 4Ti3-x(Nb0.5Fe0.5)xO12 0≤x ≤ 2 para evaluarel efecto que produce la sustitución de Fe/Nb por Ti. Encontramos que el patrón XRD para los compuestos con x ≤ 1 es el característico de una estructura perteneciente al grupo n = 3 de la familia Aurivillius, mientras que picos de impurezas asignados a una fase piroclórica son detectados a concentraciones mayores. Estudios dieléctricos a temperatura ambiente mostraron la disminución de la constante dieléctrica y de latangente de pérdida con el aumento de x. El comportamiento de conmutación de polarización inducida por campo eléctrico indica que los materiales dopados con x ≤ 1 son ferroeléctricos. Se observa además que la temperatura de transición a la fase paraeléctrica disminuye con el aumento del contenido de iones Fe/Nb. Mediciones magnéticas muestran que existe un acoplamiento antiferromagnético entre los iones Fe+3.