Estudio del orden magnético de un monocristal de CaBaCo 4 O 7

LARRALDE, A.; POMJAKUSHINA, K-; ZAHARKO, O.; KENZELMANN, M.; CURIALE, J.; AURELIO, G.; SÁNCHEZ, R. D.

Congreso; RAFA 102; 2017

AFA

El óxido RBaCo 4 O 7 , con R=Ca (CBCO-114), es un novedoso compuesto magnetoeléctrico con el mayor valorde polarización ferroeléctrica inducida por orden magnético reportado en los últimos años (17 mC/m 2 ) [1]. Estecompuesto pertenece a una familia de óxidos que presentan propiedades eléctricas y magnéticas excepcionales, yque involucran frustración magnética en un arreglo tridimensional de tetraedros de Co. Las cobaltitas CBCO-114cristalizan en el grupo espacial polar P bn2 1 que permite la existencia de una polarización eléctrica a lo largo de ladirección c. No se han reportado transiciones estructurales de este compuesto en el rango de temperaturas entre4 y 293 K, y se cree además, que el óxido posee orden de carga.La evolución del orden magnético en función de la temperatura, es un tema que merece ser abordado. A pesar delarreglo de átomos de Co en celdas de geometrı́a triangular y kagomé, que tı́picamente generan estados magnéticosfrustrados, aparecen distorsiones ortorrómbicas que permiten el desarrollo de orden magnético a largo alcance.Si bien a partir de estudios de Diffración de Neutrones de Polvo (NPD), se determinó que el orden de bajatemperatura corresponde a una fase ferrimagnética que involucra un arreglo no colinear de espines, esta estructurano ha sido aún corroborada por mediciones en monocristales, un método mucho más sensible para este tipo desistemas con un orden tan complejo. Otro aspecto que ha sido poco explorado es la presencia de correlacionesantiferromagnéticas, que podrı́an manifestarse en correlaciones de corto alcance a temperaturas intermedias, y queha sido observado por nuestro grupo utilizando NPD en compuestos ligeramente sustituidos con Sr, ası́ como enotros compuestos relacionados. La ventaja de estudiar monocristales es que nos permiten determinar la presenciay naturaleza de este orden de corto alcance y su relación con la estructura magnética reportada.En este trabajo reportamos un estudio realizado en colaboración con el grupo de Fı́sica del Estado Sólido del PaulScherrer Institut (PSI) en Suiza, donde logramos crecer un monocristal de CBCO-114 utilizando un horno de zonaflotante.Se investigó la estructura cristalina y magnética de este monocristal utilizando la facilidad ZEBRA (Single CrystalNeutron Diffraction Instrument) en PSI. Se realizaron mediciones en el estado magnéticamente ordenado a bajatemperatura (11 ± 2) K y en la zona paramagnética (100 ± 2) K.Se reportan también estudios de magnetización en función de la temperatura en la dirección a de este monocristaly el análisis mediante calorimetrı́a diferencial de barrido (DSC) a alta temperatura. Estas últimas determinacionesno habı́an sido reportadas hasta la fecha.Nuestro trabajo confirma que la familia de compuestos 114 tiene alto potencial para el diseño de materialesmagnetoeléctricos.[1] V Caignaert et al, Phys. Rev. B 88 (2013) 174403.