Síntesis y estudio de propiedades estructurales, eléctricas e hiperfinas de ytria dopada con cadmio

MARIANO ROMERO; ARTUR W. CARBONARI; DIEGO RICHARD; EMILIANO L. MUÑOZ; RICARDO FACCIO; MARIO RENTERÍA

Mar del Plata

Jornada; 3er JONICER 2017, Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica; 2017

Intema (CONICET)- ATAC

Presentamos un estudio que combina distintas técnicas experimentales ycálculos de primeros principios para analizar en profundidad las propiedades que emergen en el cerámico Y2O3 al ser dopado con Cd, como así también su dependencia con el método de síntesis. En particular, analizamos la síntesis por el método sol-gel propuesto por Pechini.En el aspecto experimental, estudiamos estructuralmente al cerámico a distintas escalas mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopía de Energía Dispersiva (EDS), Difracción de Rayos X (XRD), Espectroscopía m-Raman Confocal y Espectroscopía de Correlaciones Angulares Perturbadas gamma-gamma Diferenciales en Tiempo (PAC). Además, analizamos sus propiedades eléctricas mediante Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS). En particular, la técnica PAC permite medir el Gradiente de Campo Eléctrico (EFG) en el sitio del isótopo/sonda 111Cd, el cual es un observable altamente sensible a la estructura local y electrónica en el entorno de la sonda. En el aspecto teórico utilizamos el método de Ondas Planas Aumentadas (APW+lo), en el marco de la Teoría del Funcional Densidad(DFT), para predecir las propiedades estructurales, electrónicas e hiperfinas del sistema dopado y compararlas con las determinaciones experimentales.Recientemente hemos estudiado el caso de ytria dopada con tántalo, encontrando que el método sol-gel Pechini permite sintetizar Y2O3 en su fase cúbica bixbyíta con alta cristalinidad, y que las impurezas Ta se localizan en ambos sitios catiónicos de la estructura [1].Extendemos ahora el estudio al caso de la ytria dopada con Cd. En este sentido, nuestro interés se justifica en el hecho que la sonda PAC (111In→)111Cd presenta el fenómeno de las interacciones hiperfinas dinámicas, las cuales nos permiten analizar localmente la disponibilidad electrónica en el entorno de la sonda en función de la temperatura. A su vez, la disponibilidad en la naturaleza de 111In en forma de cloruro (InCl3) permitepreparar muestras por distintas vías. Consideramos los casos de difusión térmica de la sonda PAC en pastillas de ytria producidas a partir del producto de la síntesis sol-gel, como así también a partir de polvo comercial. Además, estudiamos el caso en que la sonda es incorporada a la estructura durante el proceso de polimerización. Mediante la metodología experimentaly teórica propuesta podemos confirmar la estructura cristalina conseguida en el laboratorio y contrastar para cada muestra las propiedades hiperfinas dinámicas observadas por PAC con los resultados provenientes de las medidas por EIS. Ello nos permitirá analizar las diferencias en las propiedades eléctricas según elmétodo de producción del cerámico dopado. [1] D. Richard, M.Rentería, A. W. Carbonari, SemiconductorScience and Technology (2017), in press.DOI 10.1088/1361-6641/aa7a74