INTECIN   20395
INSTITUTO DE TECNOLOGIAS Y CIENCIAS DE LA INGENIERIA "HILARIO FERNANDEZ LONG"
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio del orden local del SrTiO3 dopado con Mn utilizando espectroscopía de absorción de rayos X (XAS) en el umbral K del K del Mn
Autor/es:
F. SAPORITI; M. BOUDARD
Lugar:
Bariloche
Reunión:
Congreso; 98 Reunión Nacional de Física de la A.F.A. y en el Segundo Workshop de Usuarios Argentinos de Técnicas de Luz Sincrotrón; 2013
Institución organizadora:
Asociacion FisicaArgentina
Resumen:
La perovskita SrTiO3 (ST) ha atraído el interés científico pues posee una alta permitividad dieléctrica e´r, baja perdida dieléctrica y presenta a bajas temperaturas una transición de fase
estructural sin carácter ferroeléctrico. Sin embargo ST se clasifica como un
materiales ferroeléctricos incipientes (FI). Se han publicado gran cantidad de artículos donde se estudian
las propiedades dieléctricas de los materiales FI dopados con diferentes
elementos de transición. En particular, se ha observado un comportamiento
dieléctrico del tipo ferroeléctrico relaxor en la perovskita ST dopada con Mn. Para poder explicar este comportamiento es
necesario conocer que sitio ocupa el Mn en la red. Debido a los
diferentes estados de oxidación del
átomo de Mn, este puede sustituir al Sr2+
o Ti4+ en la estructura ST sin compensación de carga, pero la
diferencia de tamaño iónico o la naturaleza intrínseca del ion introducido pueden producir alguna distorsión y desorden
en la red cristalina e inducir
desplazamientos de las cargas, esto podría inducir localmente la formación de entidades dipolares que podrían explicar el comportamiento
relaxor. El origen del comportamiento relaxor no es claro todavía y para
entenderlo es necesario saber si el átomo de Mn se distribuye uniformemente y a
que átomo substituye, o por el contrario si se distribuye formando agregados,
precipitados o segundas fases que podrían ser las responsables de las
propiedades observadas.
Para caracterizar el orden local del Mn en la perovskita ST dopada con Mn se utilizó la
técnica de espectroscopía de absorción
de rayos X en el umbral K del Mn (6539 eV), en sus dos regiones, estructura fina de la absorción
de rayos X extendida (EXAFS ) y estructura
de absorción de rayos X cerca del umbral (XANES ). Se estudiaron
muestras cerámicas policristalinas correspondientes a dos tipos de
substituciones teóricas del Mn ya sea en el sitio del Sr o en sitio del Ti y de
fórmulas nominales respectivas Sr1-xMnxTiO3
((Sr,Mn)TiO) (x=0.01 y 0.02 % at) y SrTi1-xMnxO3
(Sr(Ti,Mn)O) (x=0.02 y 0.05 % at). Las mediciones se realizaron a 10 K en la línea
BM30B-FAME en el sincrotrón europeo ESRF(European Synchrotron radiation
facilities) instalado en Grenoble, Francia.
Las curvas experimentales de absorción de las muestras (Sr,Mn)TiO y
Sr(Ti,Mn)O exhiben diferencias dependiendo del tipo de substitución, en
particular las curvas de Sr(Ti,Mn)O
presentan un corrimiento del borde de absorción del orden de 7 eV a mayores valores de
energía respecto de las curvas de la muestras (Sr,Mn)TiO y la referencia Mn3O4.
Este corrimiento está relacionado a un
aumento en el estado de oxidación del Mn de las muestras Sr(Ti,Mn)O. Las curvas
experimentales de la magnitud de la transformada de Fourier en el espacio real
de los espectros obtenidos en el umbral K del Mn fueron ajustados teóricamente
utilizando el programa Artemis. Las curvas de las dos muestras ((Sr,Mn)TiO), se ajustaron utilizando la fase Mn3O4
y la fase tetragonal ST I4/mcm
donde el Mn substituye parte del Ti. Las
dos muestras de (Sr(Ti,Mn)O) se ajustaron utilizando solo la
fase tetragonal ST I4/mcm donde el Mn
substituye parte del Ti.
Nuestras observaciones permiten concluir que el Mn
substituye al Ti en la estructura del ST ya sea en las muestras con formulas
nominales deficientes en Ti o en Sr. En el caso de las muestras deficientes en
Ti (Sr(Ti,Mn)O) la sustitución de Ti por
Mn es efectiva mientras que en el caso de las muestras deficientes en Sr
(Sr,Mn)TiO la sustitución de Mn por Sr
no se realiza y la incorporación de Mn en las muestras da lugar a la sustitución
parcial de Ti por Mn y a la formación de la fase Mn3O4.