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Investigación teórico-experimental de propiedades físicas de los nuevos materiales multifuncionales AMXFe8O19 (A:Sr-Ba-Ca; M:Co-Mn; X:Ti-Zr)

Triana Estupiñan, Carlos Augusto (2013) Investigación teórico-experimental de propiedades físicas de los nuevos materiales multifuncionales AMXFe8O19 (A:Sr-Ba-Ca; M:Co-Mn; X:Ti-Zr). Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia.

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Resumen

Los compuestos multiferróicos presentan coexistencia de varios órdenes ferróicos, entre los cuales se destacan los estados asociados a la ferroelectricidad y el ferromagnetismo. Dicha coexistencia de órdenes, eléctrico y magnético, en un solo sistema físico ha generado gran interés en la física del estado sólido, la materia condensada, la electrónica de estado sólido y en varios campos científicos, debido a sus variadas aplicaciones tecnológicas. En este trabajo de investigación, se presenta un estudio detallado a nivel teórico-experimental de la familia de materiales multiferróicos del tipo AMXFe8O19 (A:Sr-Ba-Ca; M:Co-Mn; X:Ti-Zr), y de sus principales propiedades en la fase cristalográfica pura a temperatura ambiente T=300 K. La caracterización de la estructura cristalina, realizada por medio de medidas de difracción de rayos X (XRD), patrones de difracción de electrones (SAED) y análisis de refinamiento Rietveld, permitió establecer que el material cristaliza en una simetría tipo M-hexaferrita, con estructura hexagonal definida en el grupo espacial P63=mmc (#194, Z=2). La caracterización morfológica superficial y de microestructura realizada mediante las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM), indicío un tama~no de partícula entre ~0.5-9 μm. Mientras que estudios semi-cuantitativos de composición, realizados mediante Dispersión de Energía de Rayos X (EDX), corroboran que la estructura M-hexaferrita en la fase cristalográfica pura fue obtenida correctamente. Resultados de magnetización M en función del campo magnético aplicado H, muestran que las propiedades y la configuración magnética de estos compuestos multiferróicos, están estrechamente relacionadas con la distribución de los iones en las cinco coordenadas cristalográficas de Wickoff, presentando ordenamiento ferromagnético a temperatura ambiente T=300 K. Los resultados de estructura hiperfina obtenidos mediante Espectroscopía Mӧssbauer para los compuestos CaCo2Ti2Fe8O19 y CaMn2Ti2Fe8O19, a T=300 K, muestran que los perfiles están caracterizados por sextupletes ligados a las posiciones cristalográficas ocupadas por los iones Fe3+, sugiriendo ordenamiento magnético a temperatura ambiente y temperatura de transición por encima de T=300 K. Finalmente, la caracterización eléctrica realizada mediante medidas de polarización eléctrica P, en función del campo aplicado E, permite determinar que las propiedades y la configuración eléctrica que da origen a la fase ferroeléctrica en estos multiferróicos, depende de la distribución de los iones en las cinco coordenadas cristalográficas de Wickoff, así como de las distorsiones estructurales que experimenta la red cristalina. Los resultados obtenidos mostrarón que los compuestos presentan propiedades ferroeléctricas a temperatura ambiente. Los resultados obtenidos permiten sugerir la manipulación de la estructura magnética a temperatura ambiente en el AMXFe8O19, por medio del campo eléctrico aplicado E., Abstract. Multiferroics compounds are a type of materials, which exhibits coexistence of several ferroic orders, standing out states associated with ferroelectricity and ferromagnetism. Such a coexistence of electric and magnetic orders in a single physical system has generated great interest in fields of solid sate physics, condensed matter physics, solid state electronics, and in several others scientific areas, because their diverse technological applications. In this work, a compressive theoretical and experimental study on the mean properties for the pure crystallographic phase at room temperature in the hole family of multiferroics materials of the type AMXFe8O19 (A:Sr-Ba-Ca; M:Co-Mn; X:Ti-Zr), has ben carry out. Crystal structure characterization performed by measurements of X-ray difrraction (XRD), Electron Diffraction Patterns (SAED), and Rietveld refinements, allows establishing that the materials crystalizes in a M-hexaferrite symmetry, belonging to the hexagonal P63=mmc (#194, Z=2) space group. Morphological characterization and microstructure analyses carry out by Scanning Electron Microscopy (SEM), and Transmission Electron Microscopy (TEM), indicated a particle size between ~0.5-9 μm. Semi-quantitative compositional studies performed by Energy Dispersive X-ray Analysis (EDX), prove the M-hexaferrita like-structure in the pure crystallographic phase. Results of magnetization M, as afunction of the magnetic applied field H, show that the properties and the magnetic configuration of these multiferroics materials are closely related to the ions distribution in the five Wickoff's crystallographic coordinates, showing ferromagnetic ordering at room temperature T = 300 K. The hyperfine structure results obtained by Mӧssbauer spectroscopy for the compounds CaCo2Ti2Fe8O19 and CaMn2Ti2Fe8O19, at T=300 K, show that the proFIles are characterized by the crystallographic linked sextupletes positions occupied by ions Fe3+, suggesting magnetic ordering at room temperature, and transitions temperatures above of T=300 K. Finally, electrical characterization carry out by measurements of electrical polarization P, as a function of the electric applied field E, allows us to determine that the properties and the electrical configuration that gives rise to the ferroelectric phase in these multiferroics, depends on the distribution of ions in the five Wickoff's crystallographic coordinates, and on the structural distortions experienced by the crystal lattice. The obtained results suggest the control of the magnetic structure at room temperature by means of the applied electric field E, in the AMXFe8O19.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Landínez Téllez, David
Información adicional:Magister en Ciencias - Física. Línea de Investigación: Física de la Materia Condensada, Física de Estado Solido, Magnetismo
Palabras clave:Multiferróico, Ferromagnético, Magnetización, Polarización Eléctrica, Multiferroic, Ferromagnetic, Magnetization, Electric Polarization
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science
5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 53 Física / Physics
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ciencias > Departamento de Física
Código ID:39736
Enviado por : Universidad Nacional de Colombia Biblioteca Digital -3- Sede Bogotá
Enviado el día :31 Julio 2014 15:18
Ultima modificación:31 Julio 2014 15:18
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