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.
Palabras clave
Citas
Aleksandrov, K.S. (1978). Mechanisms of the ferroelectric and structural phase transitions. Structural distortions in perovskites. Ferroelectrics, 20, 61-67.
Bhalla, A.S., Guo, R., Roy, R. (2000). The perovskite structure - A review of its role in ceramic science and technology. Materials Research Innovations, 4(1), 3-26.
Cavichini, A. S., Orlando, M. T., Depianti, J. B., Passamai Jr, J. L., Damay, F., Porcher, F., Granado, E. (2018). Exotic magnetism and spin-orbit-assisted Mott insulating state in a 3d-5d double perovskite. Physical Review B, 97(5), 054431.
Cuervo-Farfán, J. A., Aljure-García, D. M., Cardona, R., Arbey-Rodríguez, J., Landínez-Téllez, D. A., Roa-Rojas, J. (2017). Structure, ferromagnetic, dielectric and electronic features of the LaBiFe2O6 material. Journal of Low Temperature Physics, 186, 295-315.
Cuervo-Farfán, J.A., Parra-Vargas, C.A., Viana, D.S.F., Milton, F.P., García, D., Landínez-Téllez, D.A., Roa-Rojas, J. (2018). Structural, magnetic, dielectric and optical properties of the Eu2Bi2Fe4O12 bismuth-based low-temperature biferroic. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29, 20942-20951.
Deluque-Toro, C.E., Vergara, V.E., Gil-Rebaza, A.V., Landínez-Téllez, D. A., Roa-Rojas, J. (2023). Ground state structural, lattice dynamic, thermodynamic and optical properties of the Ba2CaMoO6 ordered perovskite. Physica B: Condensed Matter, 666, 415132.
Eng, H.W., Barnes, P.W., Auer, B.M., Woodward, P.M. (2003). Investigations of the electronic structure of d0 transition metal oxides belonging to the perovskite family. Journal of Solid State Chemistry, 175(1), 94-109.
Glazer, A.M. (1972). The classification of tilted octahedra in perovskites. Acta Crystallographica B, 28, 3384-3392.
Golubeva, O.Y., Semenov, V. G., Volodin, V.S., Gusarov, V.V. (2009). Structural stabilization of Fe4+ ions in perovskite-like phases based on the BiFeO3-SrFeOₓ system. Glass Physics and Chemistry, 35, 313-319.
Hayashi, N., Yamamoto, T., Kageyama, H., Nishi, M., Watanabe, Y., Kawakami, T., Matsushita, Y., Fujimori, A., Takano, M. (2011). BaFeO3: A ferromagnetic iron oxide. Angewandte Chemie International Edition, 50, 12547-12550.
Jaramillo-Palacio, J.A., Muñoz-Pulido, K.A., Arbey-Rodríguez, J., Landínez-Téllez, D.A., Roa-Rojas, J. (2021). Electric, magnetic and microstructural features of the La2CoFeO6 lanthanide ferrocobaltite obtained by the modified Pechini route. Journal of Advanced Dielectrics, 11(03), 2140003.
Jiang, S., Hu, T., Gild, J., Zhou, N., Nie, J., Qin, M., Harrington, T., Veccio, K., Luo, J. (2017). A new class of high-entropy perovskite oxides. Scripta Materialia, 142, 116-120.
Kieslich, G., Sun, S., Cheetham, A.K. (2014). Solid-state principles applied to organic–inorganic perovskites: New tricks for an old dog. Chemical Science, 5(12), 4712-4715.
King, G. & Woodward, P.M. (2010). Cation ordering in perovskites. Journal of Materials Chemistry A, 20(28), 5785-5796.
Kubelka, P., Munk, F. (1931). An article on optics of paint layers. Z. Technical Physics, 12, 593.
Kumar, V., Sharma, S. K., Sharma, T. P., Singh, V. (1999). Band gap determination in thick films from reflectance measurements. Optical Materials, 12, 115.
Landínez-Téllez, D.A., Martínez-Buitrago, D., Cardona C., R., Barrera, E. W., Roa-Rojas, J. (2014). Crystalline structure, magnetic response and electronic properties of RE2MgTiO6 (RE = Dy, Gd) double perovskites. Journal of Molecular Structure, 1067, 205-209.
Lufaso, M.W. & Woodward, P.M. (2001). Prediction of the crystal structures of perovskites using the software program SPuDS. Acta Crystallographica Section B, 57(6), 725-738.
Lufaso, M.W. & Woodward, P.M. (2004). Jahn–Teller distortions, cation ordering and octahedral tilting in perovskites. Acta Crystallographica B, 60, 10-20.
Mao, Y., Zhou, H., Wong, S. S. (2010). Synthesis, properties, and applications of perovskite-phase metal oxide nanostructures. Matererial Matters, 5(2), 50.
Mohebbi, E., Pavoni, E., Pierantoni, L., Stipa, P., Zampa, G.M., Laudadio, E., Mencarelli, D. (2024). Band gap and THz optical adsorption of SnSe and SnSe2 nanosheets on graphene: Negative dielectric constant of SnSe. Results in Physics, 57, 107415.
Ochoa-Burgos, R., Martínez, D., Parra-Vargas, C. A., Landínez-Téllez, D. A., Vera-López, E., Sarmiento-Santos, A., Roa-Rojas, J. (2012). Magnetic and ferroelectric response of Ca2TiMnO6 manganite-like perovskite. Revista Mexicana de Física S, 58(2), 44–46.
Parthé, E., Gelato, L., Chabot, B., Penzo, M., Cenzual, K., Gladyshevskii, R. (1993). TYPIX standardized and crystal chemical characterization of inorganic structure types. In Gmelein, Handbook of Inorganic and Organometallic Chemistry, 8th ed. Springer.
Roa-Rojas, J., Cuervo-Farfán, J. A., Deluque-Toro, C. E., Landínez-Téllez, D. A., Parra-Vargas, C. A. (2022). Rare-earth ferrobismuthites: Ferromagnetic ceramic semiconductors with applicability in spintronic devices. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 9, 628-645.
Sorescu, M., Xu, T., Hannan, A. (2011). Initial stage growth mechanism of LaFeO3 perovskite through magnetomechanical ball-milling of lanthanum and iron oxides. American Journal of Materials Science, 1, 57.
Tan, Y.-Q., Meng, Y., Yong-Mei, H. (2013). Structure and colossal dielectric permittivity of Ca2TiCrO6 ceramics. Journal of Physics D: Applied Physics, 46, 015303.
Toby, B.H., Von Dreele, R. B. (2013). GSAS-II: The genesis of a modern open-source all-purpose crystallography software package. Journal of Applied Crystallography, 46, 544-549.
Wondratschek, W. (2006). International Tables for Crystallography, Vol. A, Chapter 8.3, 732-740. Springer, Dordrecht.
Woodward, P.M. (1997). Octahedral tilting in perovskites. I. Geometrical considerations. Acta Crystallographica B, 53, 32-43.
Yildirim, C., Devoize, F., Geffroy, P.-M., Dumas-Bouchiat, F., Bouclé, J., Vedraine, S. (2022). Electrical and optical properties of CaTi1-yFeyO3-δ perovskite films as interlayers for optoelectronic applications. Materials, 15, 6533.
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