Propiedades magnéticas de titanatos laminares de lantánido-bismuto, con estructura tipo Aurivillius, (LnFeO3)nBi4Ti3O12 (n = 1,2)

Abstract

[EN] Bismuth titanates of Aurivillius layer-structure (BiFeO3)nBi4Ti3O12, are of great technological interest because of their applications as non-volatile ferroelectric memories and high-temperature piezoelectric materials. The synthesis and crystallographic characterization of a new family of compounds (LnFeO3)nBi4Ti3O12 was recently reported, in which the layers consist of LnFeO3 perovskites with a lanthanide Ln3+ substituting diamagnetic Bi3+. We report herein the magnetic properties of bulk samples, with Ln = Nd, Eu, Gd and Tb, and n = 1 and 2. Single-layer materials are paramagnetic, similar to non-substituted bismuth titanate Bi5FeTi3O15, and show crystal field effects due to the crystallographic environment of Eu3+ and Tb3+. Several anomalies are detected in the magnetization M(T) of double-layer (LnFeO3)2Bi4Ti3O12 compounds, related to the strong magnetism of Tb and Gd, since they weakly appear for Nd and they are absent in the VanVleck Eu3+ ion and in the parent Bi6Fe2Ti3O18 compound.

[ES] Los titanatos de hierro y bismuto con estructura laminar tipo Aurivillius, (BiFeO3)nBi4Ti3O12, tienen un gran interés tecnológico debido a sus aplicaciones como memorias ferroeléctricas no volátiles y como piezoeléctrico cerámico de alta temperatura. La síntesis y la caracterización cristalina de una nueva familia de compuestos (LnFeO3)nBi4Ti3O12 han sido recientemente reportadas, en la que el catión diamagnético Bi3+ ha sido sustituido por los paramagnéticos Ln3+ en los bloques de perovskita. Se estudian las propiedades magnéticas de muestras cerámicas en volumen con Ln = Nd, Eu, Gd y Tb, y n = 1 y 2. Los materiales con n=1 son paramagnéticos y similares al no sustituido Bi5FeTi3O15, y muestran efectos de campo cristalino debido al entorno cristalino de Eu3+ y Tb3+. Se han detectado algunas anomalías en la magnetización M(T) de los compuestos n=2 (LnFeO3)2Bi4Ti3O12 que están relacionadas con el fuerte magnetismo de Tb y Gd, que aparecen débilmente para Nd y que no aparecen para el ión VanVleck Eu3+ ni en el compuesto pariente Bi6Fe2Ti3O18.