Estudos de propriedades ferroicas e multiferroicas em cerâmicas baseadas no BiFeO3

Abstract

Resumo: Neste trabalho foram sintetizadas cerâmicas de composição Bi1-xNd,Fe1-"Co,O3 com x = 0,025, x = 0,05, x = 0,075,x = 0,10, x = 0,15, x = 0,20, y = 0,005, y = 0,015 e y = 0,020. Os resultados dos refinamentos estruturais mostraram que a maioria das amostras cristalizaram na simetria romboédrica com grupo espacial R3c. Em relação à microestrutura, obteve-se grãos na forma de cubos e paralelepípedos e em alguns casos com poros devido a sinterização. Medidas dielétricas foram realizadas para se estudar o comportamento das propriedades dielétricas das amostras em função da frequência da tensão aplicada e da temperatura. Pode-se observar efeitos de relaxação na cerâmica com Nd15% . Quando se faz substituição com cobalto no sítio do ferro o sistema parece ficar mais estável, isto é, comportamentos menos condutivos. Para as medidas magnéticas, observaram-se comportamentos antiferromagnéticos para as amostras contendo apenas a substituição por neodímio e para as medidas contendo apenas cobalto e simultaneamente os dois elementos, houve curvas de magnetização características de um estado ferromagnético fraco. Para as medidas do efeito magnetoelétrico, observou-se que os coeficientes magnetoelétricos são de segunda ordem. Para as medidas dielétricas e impedância elétrica sob ação de um campo magnético externo, existe uma variação da resposta dielétrica real, da tangente de perda e da impedância elétrica. Em todos os sistemas, a medida que se aumentou a intensidade do campo magnético DC ocorreu um ganho nos valores tanto da variação da constante dielétrica, assim como a variação da impedância elétrica, em outras palavras quanto maior a intensidade do campo magnético, maior é sua resposta. Também houveram variações significativas com a mudança da frequência do campo magnético AC.

Abstract: In this work, ceramics of Bi-Nd,Fe -"Co, O compositions were synthesized with x = 0,025, x = 0,05, x = 0,075, x = 0,10, x = 0,15, x = 0,20, y = 0,005, y = 0,015 and y= 0,020. The structural refinement results showed that most of the samples crystallized in a rhombohedral symmetry with space group R3c. In relation to the microstructure, grains were obtained in the form of cubes and parallelepipeds and in some cases with pores due to sintering. Dielectric measurements were performed to study the behavior of the dielectric properties as a function of the frequency of the applied voltage and the temperature. It was possible to observe relaxation effects on ceramic with Nd15%. When cobalt substitution is substituted at the iron site the system seems to be more stable, i.e., becomes less conducive. For the magnetic measurements, antiferromagnetic behaviors were observed for the samples containing only the neodymium substitution and, for the measurements containing only cobalt and simultaneously both the elements, there were characteristic magnetization curves of a weak ferromagnetic state. For measurements of the magnetoelectric effect, it was observed that the magnetoelectric coefficients are of second order. For measures and electric impedance under the action of an external magnetic field, there is a variation of the real dielectric response, the loss tangent and the electrical impedance. In all systems, as the DC magnetic field strength increased a gain in both the values of the dielectric constant variation, as well as the variation of the electrical impedance. In other words, the greater the intensity of the magnetic field, the greater your response. There were also significant variations with of the magnetic field AC.