Perovskita ordenada Ca2TiFeO6: un estudio exhaustivo de su estructura y atributos magnéticos

Resumen

La utilización de materiales en la tecnología contemporánea depende en gran medida de sus atributos nanoestructurales, físicos y químicos. El ámbito tecnológico específico de la espintrónica abarca la electrónica de transporte de espín. La espintrónica estudia a profundidad el espín electrónico, su momento magnético inherente, la carga fundamental y la manipulación de estas características intrínsecas para el desarrollo de dispositivos de estado sólido. En los sistemas metálicos, la espintrónica explora fenómenos como el acoplamiento espín-carga, incluidos los materiales ferro y ferrimagnéticos, los materiales magnetorresistivos gigantes y colosales, y los espines metálicos. Entre los materiales más versátiles en la evidencia de propiedades exóticas, una de las familias más representativas es la de las perovskitas, cuyas propiedades han sido ampliamente estudiadas en los últimos años en el campo de la tecnología de células solares. Presentamos aquí los atributos cristalográficos, composicionales, morfológicos, ópticos y magnéticos del material perovskita doble Ca₂TiFeO₆, sintetizados mediante el método estándar de reacción en estado sólido a partir de óxidos precursores de gran pureza. El refinamiento Rietveld de los datos experimentales de difracción de rayos X reveló que este material cristaliza en una estructura monoclínica de tipo perovskita con ordenación alternante de los cationes Ti-Fe a lo largo de los tres ejes cristalográficos. La naturaleza marcadamente granular de la superficie de los materiales Ca₂TiFeO₆ se observó mediante imágenes obtenidas en un microscopio electrónico de barrido y los espectros de dispersión de energía de rayos X electrónicos revelaron una estrecha correspondencia de la composición de las muestras con la esperada a partir de su fórmula química. El espectro de reflectancia difusa reveló la característica semiconductora del material con una banda prohibida de 1,02 eV. La caracterización magnética en el régimen de 50 K < T < 335 K y en campos aplicados de hasta 1 kOe evidenció la respuesta ferromagnética del material en todo el rango de temperatura medido. Estas propiedades generan expectativas tecnológicas en la industria espintrónica para la producción de dispositivos en los cuales un mismo material se utilice en el procesamiento y las operaciones de grabación, lectura y borrado de información como sucede en los transistores de espín.