Síntesis y caracterización estructural, eléctrica y magnética de la perovskita compleja Sr2TiMoO6 utilizando el método de reacción de estado sólido

(1)

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

Se realizó la síntesis de la cerámica tipo perovskita doble Sr2TiMoO6 haciendo uso del

método de reacción sólido. La implementación del diseño experimental tipo vertex, permitió hacer una puesta a punto del proceso de síntesis obteniendo reproducibilidad en las características cristalinas para las muestras sintetizadas.

El estudio de la evolución de la estructura cristalina en función de la temperatura y los resultados del diseño vertex permiten afirmar que a partir de los precursores se forman compuestos de transición, sobresaliendo la formación de SrTiO3 y SrMoO3, los cuales

corresponden a perovskitas sencillas.

El refinamiento del patrón de difracción en polvo usando el programa GSAS, permitió establecer que la perovskita cristaliza en un sistema tetragonal con grupo espacial I-1 y parámetros de red a = b = 5,5236 Ȧ y c = 7,8058 Ȧ. Adicionalmente el modelo simulado permitió establecer una ligera distorsión en la estructura, que influye en las características ferroeléctricas del material.

El estudio de la microestructura del material permite establecer la formación de partículas con forma de poliedros los cuales tienden a formar estructuras hexagonales en sus esquinas y en sus caras. El análisis químico semicuantitativo permite establecer que en la muestra sólo se encuentran elementos asociados a Sr, Ti, Mo y O y adicionalmente el cálculo de la estequiometria muestra una buena aproximación a los cálculos teóricos.

Las medidas de polarización eléctrica permiten observar el comportamiento ferroeléctrico del material en virtud a la distorsión presentada en la estructura cristalina y a la morfología. Adicionalmente las curvas de polarización eléctrica en función del tiempo

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148

muestran el comportamiento típico para la mayoría de ferroeléctricos para periodos de onda pequeños y el valor de la constante eléctrica es de 53.95 promediando los 2 métodos implementados para su cálculo.

La respuesta magnética para el compuesto mostró una transición entre estados paramagnético y antiferromagnético, para lo cual se determinó usando el modelo de ajuste de Curie-Weiss un valor para la temperatura de Néel de 20.1 K. El valor para el momento magnético efectivo del material se encuentra en µeff = 1.3 µB, el valor de la

susceptibilidad independiente de la temperatura es de χo=0.0038 emu/mol. El carácter

antiferromagnético del material se corrobora a partir de los resultados de las curvas de histéresis magnética en donde se observa una histéresis en un punto cercano a la TN.

5.2 Recomendaciones

Dentro del proceso de síntesis del material se sugiere realizar la implementación del modelo vertex, tomando un punto de inicio diferente, es decir utilizar otras condiciones de temperatura y tiempo durante el cual se realiza el tratamiento térmico, con el fin de corroborar que los parámetros de temperatura y tiempo de calcinación bajo los cuales se obtuvo la fase mayoritaria se mantienen.

La implementación de rutas adicionales de síntesis constituye un importante parámetro de comparación de las características estructurales, eléctricas y magnéticas del material. Por ejemplo rutas de s íntesis sol-gel o citrato, permiten disminuir las temperaturas y tiempos de calcinación del material o la elaboración de películas delgadas permite la obtención de morfologías y organizaciones cristalinas que pueden llegar a mejorar las características anteriormente mencionadas.

La sección de difracción de rayos X en función de la temperatura puede ser complementada con la implementación del refinamiento Rietvel con el objeto de hacer una cuantificación de cada una de las fases correspondientes, identificar los cambios en los parámetros estructurales de cada uno de los precursores y de las especies intermedias formadas. Adicionalmente con el fin de observar los puntos donde existen los cambios de fase de los mismos compuestos, se puede hacer complementación con las

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Conclusiones 149

técnicas TGA/DSC que permiten establecer con mayor exactitud las temperaturas a las cuales se presentan dichas transiciones.

Al realizar el procedimiento anterior, la implementación del refinamiento Rietveld, permitirá hacer una correlación con la metodología vertex, con el objeto de construir una superficie de respuesta en función de diagramas TTT (Tiempo, Temperatura y porcentaje de Transformación) para cada uno de los precursores involucrados en el proceso de síntesis.

Es importante tratar de implementar el Refinamiento usando otro tipo de software con el objetivo de comparar los algoritmos de cálculo y los valores para cada unos de los parámetros cristalinos, tratando de verificar la validez de los mismos.

La sustitución catiónica en las posiciones A, B ó B’ es una variable que como se observó anteriormente influye notablemente en las propiedades físico-químicas. Es por esto que la sustitución de las posiciones A por otros cationes alcalinotérreos o tierras raras y de B y B’ por otro tipo de metales de transición es una variante que da vía a la investigación de los cambios en las propiedades eléctricas, magnéticas y estructurales anteriormente estudiadas y que posibilitan el mejoramiento de las características del material. Otra de las variaciones la constituye el dopado de la estructura con otro tipo de cationes o el dopado progresivo de la perovskita simple SrTiO3 o SrMoO3 con los cationes Mo y Ti

respectivamente, con el fin de observar los cambios estructurales, en la respuesta ferroeléctrica y magnética en función de los porcentajes de dopado de la estructura.

Así como se realizó una aproximación del estudio de la estructura cristalina enfocado en la identificación de compuestos de transición en función de la temperatura y un estudió de la morfología en función de los tratamientos térmicos, se podría realizar un estudio de la respuesta eléctrica y de la respuesta magnética en función del cambio estructural del material, lo que daría mayor información alrededor de la ocurrencia de los fenómenos de ferroeléctricos y magnéticos que se presentan en la muestra. Adicionalmente, la implementación de rutas de síntesis adicionales permitirá establecer diferencias en tamaños de grano lo que influye notoriamente en los valores de polarización de remanencia y campo coercitivo los cuales son importantes dentro del estudio de

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150

transiciones ferroeléctricas en cerámicas usadas como materiales en campos como la microelectrónica.

La respuesta ferroeléctrica del material puede ser estudiada en función de la temperatura con el fin de obtener datos que permitan realizar el cálculo de la temperatura de transición ferroeléctrica.

Con el fin de realizar con mayor exactitud la caracterización química cuantitativa del material, se recomienda utilizar la técnica de absorción atómica y de esta forma corroborar los datos obtenidos del análisis de EDS.

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A. Anexo A: Productos Académicos,

artículos publicados.

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