Síntese e caracterização de perovskitas quádruplas multiferróicas

Abstract

Materiais que apresentam polarização elétrica induzida por ordem magnética têm despertado atenção devido a suas propriedades físicas peculiares e respectivas aplicações em dispositivos, tais como: memórias, sensores e atuadores. Contudo, o entendimento da origem da polarização elétrica induzida nesses materiais tem se mostrado um grande desafio. Neste trabalho nós realizamos a síntese e caracterização (estrutural, dielétrica, magnética e vibracional) das perovskitas quádruplas multiferróicas CaMn7O12 (CMO) pura, dopada com Sr2+ e dopada com Co3+, a fim de avançar na compreensão dos mecanismos que induzem a ferroeletricidade no CMO. Na amostra CMO pura, nós investigamos o espectro Raman em função da temperatura desde a temperatura ambiente até 10 K. Os modos Raman em função da temperatura revelam proeminentes anomalias em ambas as transições: antiferromagnética e incomensurada, que este composto sofre a baixas temperaturas. As anomalias observadas neste material, na temperatura de ordenamento magnético, indicam um acoplamento spin fônon na transição magnética mais alta e efeito de magnetostrição na transição magnética mais baixa. No estudo do CMO dopado com Sr2+, nós observamos que a polarização elétrica induzida é drasticamente reduzida pela dopagem com íon Sr2+ no sítio A. Nossos resultados preliminares sugerem que a redução da polarização elétrica induzida no CMO é devida ao aumento do ângulo entre os íons Mn4+ - O - Mn3+. No que concerne ao estudo do CMO dopado com Co3+, através do uso da técnica de difração de raios X e análise magnética, nós mostramos que a introdução do íon Co3+ nos sítios octaedrais do CMO induz uma desordem de carga entre os íons Mn3+ e Mn4+ no sítio B e, como consequência, a hélice magnética no CMO é destruída.