92. Estudio de las propiedades físicas en nano-estructuras del multiferroico BiFeO3, preparado por spray-pirólisis.

A. L. GRAMAJO; M.E. SALETA; J. LOHR; C.A.LÓPEZ; J. CURIALE; R. D. SANCHEZ

S.C. de Bariloche

Congreso; 98a Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2013

AFA Bariloche

En la actualidad, el estudio de sistemas nanoestructurados y de las familias de óxidos multiferroicos, compuestos que presentan coexistencia de ordenamientos magnéticos y eléctricos, se han convertido en dos importantes áreas de estudio en la Ciencia de Materiales. Uno de los tipicos materiales que presentan multiferroicidad es ferrita de bismuto BiFeO3 (BFO). En este trabajo, se sintetizaron micropartículas de BFO a partir de la técnica de spraypirólisis a 1073 K durante 2hs utilizando de partida una solución acuosa de nitratos de hierro y de bismuto. Debido a la gran volatilidad del Bi, la solución contenía un 10% por mol en exceso de iones de Bi+3. Primero se realizó un análisis estructural por Difracción de Rayos X (DRX) y además de las reflexiones esperadas del BFO, se observaron una reflexiones extras las cuales se asociaron al ´oxido de Bi proveniente del exceso de este ion. Un análisis de tipo Rietveld de los datos de DRX nos permitieron cuantificar la impureza de Bi2O3 ,menor al 2 %. La caracterización morfológica se realizó con técnicas de microscopíıa electrónica (SEM y TEM) y del análisis de las imágenes se pudo concluir la presencia partículas de 20 micrones conformadas por nanoesferas de 10-20 nanometros de diámetro. Una vez caracterizadas estas nanoestructuras, se estudiaron sus distintas propiedades de transporte, eléctricas y magnéticas. De las curvas de magnetización en función de temperatura, se observó un máximo el cual está asociado a la temperatura de Néel del compuesto (TN = 620 K) y es coincidente con los datos de  iteratura.[1] Por otra parte, las mediciones de magnetizaci´on (M) en funci´on del campo magn´etico (H) muestran un peque?no ciclo de hist´eresis remanente por encima de la temperatura de orden del BFO. Este ferromagnetismo residual ha sido err´oneamente asignado por otros autores a la conducta de los espines superficiales de los nanogranos[2] y sin descartar la presencia de una impureza ferromagnética. Nuestro an´alisis encuentra que las curvas M vs H se hacen lineales por encima de 825 K. Esta temperatura de orden magn´etico coincide con el óxido magnetita (Fe3O4). De los datos de magnetizaci´on remanente se estimó que la cantidad de magnetita es de 400ppm. Esta peque?na cantidad es indetectable por DRX. Se realizaron mediciones de las propiedades de transporte el´ectrico en BFO nanoestructurado y se observó un comportamiento del tipo semiconductor, determinándose una energía de activación de Ea KB =(0.740±0.003)eV. Mediante medidas de capacidad, pérdidas y espectroscopía de impedancias se determinó el comportamiento de la permitividad de la muestra a diferentes temperaturas y frecuencias. Finalmente, se midió un ciclo de hist´eresis ferroeléctrico menor, sin alcanzar saturación, a temperatura ambiente y utilizando un circuito del tipo Sayer-Tower. Comprobando el caracter ferroeléctrico del compuesto con micropartículas nanoestructuradas.[1] On the room temperature multiferroic BiFeO3: Magnetic, dielectric and thermal properties. Jun Lu & ethal. Eur. Physics. J. B. 75 451-460 (2010).[2]Magnetic and dielectric properties of multiferroic BiFeO3 nanoparticles synthesized by a novel citrate combustion method. Samar Layek and H.C. Verma. Adv. Mat. Lett., 3(6),533-538 (2012).