Propiedades electrónicas y magnéticas en óxidos multiferroicos y en materiales nanoestructurados
El interés en los materiales multiferroicos que presentan coexistencia de orden magnético y orden ferroeléctrico, se ha incrementado en los últimos años debido a su potencial tecnológico. Dentro de la familia de los materiales multiferroicos, el mayor interés lo presentan los compuestos magnetoel...
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Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
Lenguaje: | Español |
Publicado: |
2017
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Materias: | |
Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/642/1/1Lohr.pdf |
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Sumario: | El interés en los materiales multiferroicos que presentan coexistencia de orden
magnético y orden ferroeléctrico, se ha incrementado en los últimos años debido a
su potencial tecnológico. Dentro de la familia de los materiales multiferroicos, el mayor
interés lo presentan los compuestos magnetoeléctricos, es decir aquellos en los cuales el
orden ferroeléctrico esta acoplado con un orden magnético. La posibilidad de controlar
la magnetización con un campo eléctrico es muy interesante para su aplicación en
memorias. Por otro lado se esta avanzando en la creación de estructuras heterogéneas,
conocidas como multiferroicos articiales, que combinen materiales magnéticos con materiales
ferroeléctricos, las cuales permiten un amplio abanico de posibilidades y una
mejora en las propiedades tanto magnéticas como ferroeléctricas.
En este trabajo se presenta el estudio de nuevos materiales con posibilidades de
tener propiedades multiferroicas. Para ello se utilizaron distintas estrategias. La primera
fue la síntesis de una familia de compositos nanoestructurados que combinan el
material ferromagnético La_0.5 Sr_0.5 CoO_3 (LSCO) con el multiferroico BiFeO_3 (BFO),
x La-0.5 Sr_0.5 CoO_3-(1- x) BiFeO_3. Otra estrategia fue la sustitución cationica de compuestos
con propiedades multiferroicas con la idea de mejorar sus propiedades. Se
sintetizaron y se estudiaron las propiedades eléctricas y magnéticas de dos familias de
óxidos en estado masivo. Una de ellas es la familia RCrMnO_5 (R=Sm, Eu, Gd, Tb,
Ho y Er). Se tomo como referencia la familia de compuestos multiferroicos RMn_2O_5
en los cuales el orden magnético y el ferroeléctrico están relacionados. La segunda familia
de compuestos del tipo RFe_0.5 Co_0.5 O_3 se baso en las ortoferritas multiferroicas
RFeO3 como referencia. Ademas, pensado en las posibles nanoestructuras que pueden
conformar una estructura heterogénea se realizaron estudios eléctricos en nanoestructuras
individuales como nanotubos ferromagnéticos, nanohilos metálicos y compuestos
planares que podrían utilizarse como electrodos en diferentes dispositivos.
Los compositos xLSCO-(1 - x) BFO (x = 0; 0.1; 0.2; 0.5; 0.8; 0.9; 1) fueron sintetizados
a partir de polvos nanoestructurados de las fases que los conforman, los cuales
fueron preparados previa e individualmente por la técnica de spray pirolisis. Los polvos
fueron mezclados mecanicamente en las proporciones requeridas. Primeramente se estudio el LSCO nanoestructurado, el mismo presenta propiedades que dieren de las del
material masivo. Su conductividad eléctrica aumenta con la temperatura a diferencia
del material masivo el cual es metálico. La conductividad eléctrica del material sintetizado
se puede describir con el modelo de Glazman y Matveev en el cual la conducción
es a través de dos y tres estados localizados entre barreras aislantes. En principio, estas
barreras están asociadas a la gran cantidad de bordes de granos en el material. Por su
parte la magnetización de saturación se ve reducida producto de una capa magneticamente
muerta en los bordes de los granos. En cuanto a los compositos, todos (salvo los
extremos) presentaron una señal magnética adicional a la presente en las fases individuales.
Se efectuaron mediciones de permitividad eléctrica, ciclos de polarizacion vs.
campo eléctrico y mediciones de acople magnetoeléctrico. Estas ultimas mostraron que
en el composito x=0.1 el acople es débil comparado con otros compositos reportados
en la bibliografía.
En el estudio de compuestos masivos de la familia RCrMnO_5, se estudiaron en
profundidad las propiedades magnéticas. A pesar de que las mediciones con difracción
de neutrones no mostraron orden magnético de largo alcance (R= Er, Ho, Tb), en las
mediciones de magnetización a bajas temperaturas se observa una anomalía que podría
estar asociada a un orden de corto alcance debido a la frustración magnética. En el
caso de R=Sm esta anomalía es mas evidente indicando un orden antiferromagnético
de largo alcance. Por su parte, las mediciones de magnetocapacitancia muestran un
máximo cercano a dicha transición. Anomalías similares también fueron observadas en
las mediciones de la componente de perdidas eléctricas. Este comportamiento puede
estar mas bien asociado a un efecto magnetorresistivo que capacitivo. La resistividad
electrica muestra un comportamiento tipo variable range hopping (p / T -1/4).
Los resultados mas prometedores se encontraron en los compuestos de la familia
RFe_0.5 Co_0.5 O_3. En medidas de magnetización se observa una transición ferromagnética
débil (antiferro alabeado) y otra a temperaturas menores que muestra una transición
asociada a un reordenamiento de espín. La conductividad electrica presenta un comportamiento
tipo variable range hopping y se destacan resultados de corriente piroeléctrica
que muestran una polarizacion remanente en TmFe_0.5 Co_0.5 O_3 y en YbFe_0.5Co_ 0.5O_3 por
debajo de la temperatura de orden magnético.
Por ultimo, pensado en la formación de futuras heteroestructuras, se presenta el
estudio de las propiedades eléctricas en nanoestructuras de modo macroscópico y microscópico. Se presentan mediciones in-situ de una película de oxido de grafeno altamente
reducido (HRGO). Se pudo medir la resistividad de un parche de HRGO
presentando una baja resistividad que también fue medida macroscopicamente. Por
otro lado se realizaron mediciones en nanohilos de plata individuales. Estos presentaron
un aumento de la resistividad al disminuir el diámetro del mismo el cual se pudo
describir con los resultados obtenidos del modelo de Mayadas. |
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