AIn2S4 (A= Mn-NiI): Dos nuevos métodos de síntesis y caracterización estructural

J. P. BOLLETTA; J. A. ALONSO; J. M. DE PAOLI

Mar del Plata

Congreso; X Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2014

Asociación Argentina de Cristalografía

Los calcogenuros ternarios con estructura tipo espinela han sido ampliamente estudiados en los últimos 60 años. Estos compuestos presentan enlaces más covalentes y permiten diferentes interacciones entre los iones cuando se los compara con los óxidos correspondientes, manteniendo la versatilidad de la estructura de espinela. Particularmente, las espinelas con la formula AIn2S4 (A = Mn-Ni) son semiconductores con un band-gap grande (~2.0 eV), mostrando principalmente interacciones antiferromagnéticas a temperaturas menores a 100 K. Estas propiedades son dependientes de la distribución de cationes entre sitios octaédricos y tetraédricos en la estructura, y también en el método de síntesis. La síntesis de estos compuestos generalmente involucra largos periodos de calentamiento de mezclas de los elementos o de los sulfuros binarios dentro de ampollas de cuarzo evacuadas, pudiendo durar varias semanas. En este trabajo, reportamos dos nuevos métodos de síntesis para muestras policristalinas de tioespinelas de indio, más rápidos y evitando el uso de ampollas evacuadas. Muestras policristalinas de FeIn2S4, CoIn2S4 y NiIn2S4 fueron sintetizadas a partir de mezclas estequiométricas de los sulfuros binarios en una prensa tipo pistón-cilindro, a una presión de 3.5 GPa y calentando a 1173 K durante 1 hora. Muestras policristalinas de FeIn2S4 y MnIn2S4 también fueron sintetizadas a partir de mezclas estequiométricas de los correspondientes sulfuros binarios, calentando a 1073 K bajo flujo constante de 1% H2/Ar durante 6 y 24 horas respectivamente. A partir de datos de difracción de rayos X de polvos (DRXP) se refinaron todas las estructuras cristalinas mediante el uso de análisis Rietveld. Los parámetros de celda reportados se encuentran dentro de los rangos informados en reportes anteriores. Se obtuvieron diferentes grados de inversión para cada muestra. Los grados de inversión para las muestras de NiIn2S4 y FeIn2S4 (para ambos métodos de síntesis) coinciden con reportes previos, mientras que las inversiones de MnIn2S4 y CoIn2S4 difieren de los valores reportados. El compuesto FeIn2S4 fue sintetizado por ambos métodos y sus parámetros estructurales se compararon para evaluar los resultados en función del método utilizado. Para las muestras de FeIn2S4 y MnIn2S4 sintetizadas en el flujo de H2/Ar fueron caracterizadas mediante espectroscopia Raman para examinar la distribución de cationes. Además, su estabilidad térmica fue probada mediante análisis termogravimetrico (TGA).