Ortoferrita multiferroica GdFe1-xNixO3: síntesis y caracterización

DANIEL VELAZQUEZ RODRIGUEZ; CARLOS MIRANDA; FLORENCIA LURGO; MARTIN SALETA; RODOLFO SANCHEZ

Mar del Plata

Workshop; XVIII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía- XVIII RAC; 2023

Asociacion Argentina de Cristalografia (AACr)

En las últimas décadas, los materiales multiferroicos han captado la atención de la comunidad científica debido a la coexistencia en estos materiales de propiedades como el ferromagnetismo, ferroelectricidad y ferroelasticidad. La mayor atención se centra en materiales magnetoeléctricos en los cuales el ferromagnetismo y la ferroelectricidad se encuentran acoplados y por ende es posible manipular las propiedades magnéticas mediante campos eléctricos y viceversa. En 2012 Bashir et al. [1] reportaron que la sustitución de Fe por Ni en las ortoferritas de Gd (GdFe1-xNixO3) modifica sus propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas. Posteriormente, Chang et al. [2] reportaron la posibilidad de controlar las propiedades magnéticas mediante la aplicación de campos eléctricos en películas delgadas del mismo sistema. En el presente estudio se sintetizaron mediante el método de sol-gel ortoferritas de GdFe0.8Ni0.2O3 (GFNO) con el objetivo de comprobar la existencia de acople magneto-eléctrico. Mediante difracción de rayos X (XRD) se obtuvo el difractograma de polvo de la muestra, el cual se refinó por el método Rietveld utilizando código libre FullProf. En la Fig. 1a se muestran los difractogramas de GFNO y del compuesto GdFeO3 a modo de comparación. Del refinamiento se extrajeron los parámetros de red del GFNO los cuales difieren en menos de un 5% de los reportados en la literatura [1]. Las curvas de M/H vs T (Fig. 1b) fueron medidas con campos magnéticos aplicados de 100 Oe y 1 kOe. La curva para un campo aplicado H = 100 Oe muestra un orden ferrimagnético (210 K  T  250 K) y antiferromagnético (8 K  T  15 K). Para un campo H = 1 kOe la muestra presenta orden paramagnético en todo el rango de temperaturas. El comportamiento magnético antes descrito fue reportado en la literatura [1] y fue atribuido a la competencia entre el comportamiento paramagnético de los iones de Gd3+ y el ordenamiento antiferromagnético de la red de iones de Fe3+/Ni3+. La componente ferromagnética observada muy cerca de Tamb se debe al canteo de los momentos magnéticos de la red antiferromagnética que forman los iones de Fe3+/Ni3+ producto de la deformación que crea en la estructura perovskita un ion con gran radio iónico como el Gd3+. Justamente, en este rango de temperaturas donde se observa el orden ferrimagnético es donde se obtiene el acople magnetoeléctrico en este compuesto [2]. [1] A. Bashir, M. Ikram, R. Kumar, P. N. Lisboa-Filho, J. Alloys Compd., 521 (2012) 183–188. [2] S. J. Chang, et al., ACS Appl Mater Interfaces, 11 (2019) 31562-31572.