Propiedades estructurales, electrónicas, magnéticas e hiperfinas del semiconductor Fe2O3:Ta en sus fases antiferromagnética y no magnética. Experimentos PAC y modelización ab initio/DFT.

A. J. SILVEIRA; G. N. DARRIBA; M. RENTERÍA

La Plata

Congreso; 102 reunión de la Asociación Física Argentina; 2017

Asociación Física Argentina

El alfa-Fe2O3 (hematita) es la fase mas abundante en la naturaleza de este oxido y posee un ordenamiento antiferromagnetico por debajo de la temperatura de Neel TN=950K. Por encima de esta temperatura es sistema se torna no magnético. Adicionalmente, por debajo de la temperatura de Morin TM=260K, el momento magnético total es nulo y los espines se encuentran en la dirección [001] de la celda hcp (corundum) del oxido. Por encima de TM los espines rotan 90º, quedando adicionalmente levemente desalineados y generando un pequeño momento magnético (ferromagnetismo parasito).Experimentos de correlaciones angulares perturbadas diferenciales en tiempo (TDPAC) en policristales [1] , en sitios de impureza (181Hf->)181Ta realizados en función de la temperatura muestran que la interaccion dipolar magnética es sensible a los cambios en las configuraciones magnéticas mientras que la interaccion cuadrupolar electrica es insensible a estas, obteniendo un GCE cte en modulo y simetría. Sin embargo el ángulo entre Bhf y V33 varia por encima y por debajo de TM, pudiéndose solo obtener su orientacion relativa y no la de cada uno respecto de la estructura cristalina. En este trabajo presentamos resultados de experimentos TDPAC en monocristales de -Fe2O3 implantados con 181Hf en el acelerador de iones del H-ISKP de la Universidad de Bonn. Las medidas se realizaron para distintas orientaciones del monocristal respecto del sistema de laboratorio a T=973 K con el fin de obtener una caracterización limpia del GCE y determinar la orientación de V33 en la celda cristalina.Estos resultados y los de la literatura [1, 2] son contrastados con los provenientes de un estudio ab initio/DFT completo de propiedades estructurales, electrónicas, magnéticas e hiperfinas en alfa-Fe2O3 dopado con Ta en sitios sustitucionales de catión para las distintas configuraciones magnéticas y estados de carga de la impureza. De esta comparación pretendemos validar nuestros resultados experimentales en la fase no magnética (por encima de TN) y obtener observables no determinados experimentalmente en las fases AF (por debajo de TN) como ser la orientación de V33 y Bhf. [1] A.F. Pasquevich, A.C. Junqueira, A.W. Carbonari, and R.N. Saxena, Hyp. Interact. 158, 371 (2004).[2] C. G. Shull, w. A. Strauber, aid e. O. Wollan Phys. Rev. 83, 333 (1951).