Un estudio de las propiedades estructurales, magnéticas y eléctricas de los compuestos Ba1-xNaxCoO3(x = 0.25, 0.5, 0.75)

Resumen

Los materiales de tipo cobaltita que presentan transición metal-aislante tienen relevancia en el mercado de la electrónica de consumo. En este trabajo presentamos las propiedades estructurales, magnéticas y eléctricas de las cobaltitas Ba1-xNaxCoO3 (con x = 0.25, 0.5, 0.75). Todas las muestras se sintetizaron mediante un proceso de reacción en estado sólido y su estructura cristalina se determinó a partir de datos de difracción de rayos X (DRX), mediante el método de Rietveld, el cual indicó que las muestras cristalizan en el grupo espacial ortorrómbico C2221 (N.o 20). La microestructura de las muestras sinterizadas se caracterizó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). Las medidas de susceptibilidad magnética confirmaron un comportamiento paramagnético para x 0.5 en el rango de temperatura estudiado y un pico amplio alrededor de 33 K en la muestra x = 0.25, lo cual es característico de los comportamientos antiferromagnéticos. Las medidas de resistividad permitieron determinar el comportamiento aislante de muestras con x = 0.5 y x = 0.75, mientras que a bajo contenido de sodio (x = 0.25), se observó una transición metal-aislante con temperatura de transición cercana a 105 K. 105 K.

Palabras clave: difracción de rayos X, paramagnético, orden magnético, transición metal-aislante, resistividad

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Referencias

[1] M. L. Foo, Y. Wang, S. Watauchi, H. W. Zandbergen, H. Tao, R. J. Cava, “Charge Ordering, Commensurability, and Metallicity in the Phase Diagram of the Layered NaxCoO2,” Physical review letters, vol. 92, no. 24, pp. 247001-247004, 2004, doi: 10.1103/PhysRevLett.92.247001.

[2] G. Thornton, F. C. Morrison, S. Partington, B. C. Tofield, D. E. Williams, “The rare earth cobaltates: localised or collective electron behaviour?,” Journal of Physics C: Solid State Physics, vol. 21, no. 15, pp. 2871, 1988, doi: 10.1088/0022-3719/21/15/019.

[3] K. Asai, A. Yoneda, O. Yokokura, J. M. Tranquada, G. Shirane, K. Kohn, “Two spin-state transitions in LaCoO3,” Journal of the Physical Society of Japan, vol. 67, no. 1, pp. 290-296, 1998, doi: 10.1143/JPSJ.67.290.

[4] Y. Ren, J. Q. Yan, J. S. Zhou, J. B. Goodenough, J. D. Jorgensen, S. Short, H. Kim, Th. Proffen, S. Chang, R. J. McQueeney, “Spin-state transitions in PrCoO3 studied with neutron powder diffraction,” Physical Review B, vol. 84, no. 21, pp. 214409, 2011, doi: 10.1103/PhysRevB.84.214409.

[5] H. Taguchi, M. Shimada, M. Koizumi, “Electrical properties in the system (La1-xCax) CoO3 (0.1≤ x ≤ 0.5),” Journal of Solid State Chemistry, vol. 44, no. 2, pp. 254-256, 1982, doi: 10.1016/0022-4596(82)90371-1.

[6] Y. Kobayashi, T. Mogi, K. Asai, “Spin-state transition in La1-xPrxCoO3,” Journal of the Physical Society of Japan, vol. 75, no. 10, pp. 104703-104703, 2006, doi: 10.1143/jpsj.75.104703.

[7] S. Tsubouchi, T. Kyomen, M. Itoh, P. Ganguly, M. Oguni, Y. Shimojo, Y. Morii, “Simultaneous metal-insulator and spin-state transitions in Pr0.5Ca0.5 CoO3,” Physical Review B, vol. 66, no. 5, pp. 052418, 2002, doi: 10.1103/PhysRevB.66.052418.

[8] K. Knižek, J. Hajtmánek, P. Novák, K. Jirák, “Charge transfer, valence, and the metal-insulator transition in Pr0.5Ca0.5CoO3,” Physical Review B, vol. 81, no. 15, pp. 155113, 2010, doi: 10.1103/PhysRevB.81.155113.

[9] V. Pardo, P. Blaha, M. Iglesias, K. Schwarz, D. Baldomir, J. Arias, “Magnetic structure and orbital ordering in BaCoO3 from first-principles calculations,” Physical Review B, vol. 70, no. 14, pp. 144422, 2004, doi: 10.1103/PhysRevB.70.144422.

[10] J. Sugiyama, H. Nozaki, J. H. Brewer, E. J. Ansaldo, T. Takami, H. Ikuta, “Appearance of a two-dimensional antiferromagnetic order in quasi-one-dimensional cobalt oxides,” Physical Review B, vol. 72, no. 6, pp. 064418, 2005, doi: 10.1103/PhysRevB.72.064418.

[11] A. C. Larson, R. B. Von Dreele, “General structure analysis system (GSAS),” Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA, Report LAUR 86-748, 2004.

[12] W. Luo, F. Wang, “Powder X-ray diffraction and Rietveld analysis of La1-xCaxCoO3 (0 ≤ x ≤ 0.5),” Powder diffraction, vol. 21, no. 4, pp. 304-306, 2006, doi: 10.1154/1.2358363.

[13] P. M. Botta, V. Pardo, C. de la Calle, D. Baldomir, J. A. Alonso, J. Rivas, “Ferromagnetic clusters in polycrystalline BaCoO3,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 316, no. 2, pp. 670-673, 2007, doi: 10.1016/j.jmmm.2007.03.058.

[14] J. Wu, C. Leighton, “Glassy ferromagnetism and magnetic phase separation in La1-xSrxCoO3,” Physical Review B, vol. 67, no. 17, pp. 174408, 2003, doi: 10.1103/PhysRevB.67.174408.

[15] E. Altin, E. Oz, S. Demirel, A. Bayri, “Magnetic and thermoelectric properties of B-substituted NaCoO2,” Applied Physics A, vol. 119, no. 3, pp. 1187-1196, 2015, doi: 10.1007/s00339-015-9089-0.

[16] A. Muñoz, J. A. Alonso, M. J. Martínez-Lope, E. Morán, R. Escamilla, “Synthesis and study of the crystallographic and magnetic structure of Se CoO3,” Physical Review B, vol. 73, no. 10, pp. 104442, 2006.

[17] R. J. Radwanski, Z. Ropka, “Magnetism and electronic structure of LaMnO3 and LaCoO3,” Physica B: Condensed Matter, vol. 281, pp. 507-509, 2000, doi: 10.1016/S0921-4526(99)00931-X.

[18] P. Mandal, P. Choudhury, S. K. Biswas, B. Ghosh, “Transport and magnetic properties of La1-xBaxCoO3,” Physical Review B, vol. 70, no. 10, pp. 104407, 2004. doi: 10.1103/PhysRevB.70.104407.

[19] K. Muta, Y. Kobayashi, K. Asai, “Magnetic, Electronic Transport, and Calorimetric Investigations of La1-xCaxCoO3 in Comparison with La1-xSrxCoO3,” Journal of the Physical Society of Japan, vol. 71, no. 11, pp. 2784-2791, 2002, doi: 10.1143/JPSJ.71.2784.

[20] D. Kaur, K. V. Rao, “Metal-insulator transition in epitaxial thin films of BaRuO3,” Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 36, no. 2, pp. 156, 2002, doi: 10.1088/0022-3727/36/2/313.
Publicado
2021-08-02