Caracterização elétrica, dielétrica e anelástica de transições de fase em cerâmicas de Pb (Fe1/2Nb1/2)O3

Abstract

El Niobato de plomo y hierro Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 es un material multiferroico: es ferroeléctrico a temperaturas inferiores a 383K y antiferromagnético a temperaturas inferiores a 143K, presentando propiedades magnetoelétricas abajo de esta temperatura. Existen en la literatura controversias en cuanto al número de transiciones de fases para este material, y en particularmente, sobre la existencia de dos transiciones entre fases ferroeléctricas entre la temperatura de Curie y 250K. En este trabajo fueran medidas la atenuación y la velocidad ultrasónicas, la resistividad eléctrica, el coeficiente piroeléctrico y la permisividad dielétrica en cerámicas de PFN. Las medidas inelásticas presentan anomalías a 353K, 315K, 250K e 172K que pueden asociarse a la transición para-ferroeléctrica, a las dos transiciones de fases entre fases ferroeléctricas propuestas en la literatura, y a la transición para-antiferromagnética. La permisividad dieléctrica solamente registra anomalías en la región de transición para-ferroeléctrica, mientras que el coeficiente piroeléctrico registra el mismo comportamiento que el observado para las constantes elásticas. A través de medidas eléctricas observamos un cambio en la energía de activación alrededor de la temperatura de ordenamiento magnético, mostrando a altas temperaturas un comportamiento diferenciado para muestras sinterizadas por caminos distintos. Correlacionando los resultados en la región de transición de fase paraantiferromagnética proponemos que el acoplamento magnetoelétrico envuelve necesariamente contribuciones elásticas (acoplamiento via strain). Proponemos además que este acoplamiento entre la magnetización y el strain es del tipo piezomagnético. La diferencia en temperaturas en anomalías correspondientes a la transición para-antiferromagnética obtenidas experimentalmente con la temperatura de Neél está prevista en la literatura y está asociada al desorden en la red cristalina. Esta dependencia con el desorden fue comprobada al obtener-se anomalías a temperaturas diferentes en la región de ordenamiento magnético para muestras tratadas térmicamente en atmósfera oxidante. Encontramos una anomalía adicional a 115K, ya reportada anteriormente en medidas magnéticas, asociadas a una nueva transición debida a la interacción magnetoeléctrica.