Jóvenes a la Investigación 2009 - CNyN - UNAM

Jóvenes a la Investigación 2009 415 de junio – 3 de julio del 2009Estudio de las propiedades estructurales, morfológicas y eléctricasdel multiferróico Bi 0.75 Sr 0.25 FeO 3bGabriela de la O a , Carlos Ostos b , Jesús M. Siqueiros ba ITESM, Monterrey, Nuevo LeónCentro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM. Ensenada, B.C.Los materiales multiferróicos son de gran interés debido a sus posibles aplicacionestecnológicas en dispositivos magnetoeléctricos y magneto-ópticos, sensores, entre otros. ElBiFeO 3 (BFO) es una perovskita considerada como multiferroico debido a la coexistencia desus propiedades ferroeléctrica (T C ≈1100 K) y antiferromagnética (T N ≈ 640 K) [1]. Sinembargo, el BFO es un material metaestable y presenta problemas en su síntesis por laformación de fases secundarias de óxidos ternarios como el Bi 25 FeO 39 and Bi 2 Fe 4 O 9 [2]. Lasubstitución química parcial del bismuto por un elemento de tierra rara o alcalinotérreo esuna forma de estabilizar la fase del BFO, además este tipo de substitución iónica puedemejorar sus propiedades magnéticas. En este caso, se recurre a la substitución parcial delbismuto por estroncio en el sitio A de la estructura de la perovskita (ABO 3 ) para estabilizar lafase e inducir una respuesta magnética, obteniendo un compuesto del tipo Bi 1-x Sr x FeO 3(Sr:BFO) [3].En este trabajo se estudió el compuesto Bi 0.75 Sr 0.25 FeO 3 sintetizado mediante el método dereacción de estado sólido (SSR: Solid State Reaction) a partir de los precursores Bi 2 O 3 ,Fe 2 O 3 y SrCO 3 . La mezcla previamente homogeneizada se calcinó directamente a 800°C por20 minutos. El polvo calcinado se prensó en forma de pastillas y se sinterizó a 1000°C por 20minutos más. En ambos procesos térmicos se realizó un enfriamiento rápido al aire. Laspastillas sinterizadas se recubrieron con plata para obtener un condensador del tipoAg/Sr:BFO/Ag. Mediante la técnica de difracción de rayos X (XRD) se observó la obtenciónde la perovskita Bi 0.75 Sr 0.25 FeO 3 como fase única. La morfología del compuesto sinterizadose estudió a través de la técnica de microscopía electrónica de barrido (SEM). El análisis dela permitividad dieléctrica contra la temperatura permitió observar un comportamientorelaxor con una transición de fase para-ferroeléctrica (T C ) cercana a 250°C a 1 KHz. Elestudio de las pérdidas dieléctricas (tan δ) del compuesto evidenció un comportamientoconductor. El estudio de la conductividad a partir de los diagramas Cole-Cole obtenidosmediante espectroscopia de impedancias, permitió comprobar la alta conductividad delSr:BFO comparado con el BFO sin dopar. Por último, se demostró el comportamientoferroeléctrico del material mediante la obtención de los lazos de histéresis de polarizacióncontra campo eléctrico (P-E) con el equipo de la Radiant Technologies.Con base en los resultados expuestos se concluye que el estroncio estabiliza la fase del BFOy modifica notablemente sus propiedades dieléctricas. El compuesto Bi 0.75 Sr 0.25 FeO 3 ,obtenido en este trabajo mediante el método SSR, presentó una transición T C por debajo delBFO sin dopar y un comportamiento ferroeléctrico a temperatura ambiente con una elevadaconductividad. Este estudio es una primera etapa para la comprensión de la naturaleza y losmecanismos de conducción que rigen al multiferróico BiFeO 3 cuando es dopado conestroncio.Agradecimientos al proyecto PAPIME PE100409.[1] Scott, J.F., et. al. Nature, 2006, 442, 759-765.[2] Selbach, S. M., et. al. Chem. Mater., 2009, 21, 169-173.[3] Ederer, C., et. al. Phys. Rev., B., 2001, 71, 060401.Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAMEnsenada, BC, México