Ab-initio analysis of magnetic, structural, electronic and thermodynamic properties of the Ba2TiMnO6 manganite

Perovskite-like materials, which include magnetic elements, have relevance because their technological perspectives of applications in the spintronics industry. In this work, the magnetic, structural, electronic and thermodynamic properties of the Ba2TiMnO6 of the perovskite-like manganite are investigated. Calculations are carried out through the Full-Potential Linear Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) within the framework of the Density Functional Theory (DFT) with exchange and correlation effects in the Generalized Gradient (GGA) and Local Density (LDA) approximations, including spin polarization. From the minimization of energy as a function of volume using the Murnaghan’s state equation the equilibrium lattice parameter and cohesive properties of this compound were obtained. The study of the electronic structure was based in the analysis of the electronic density of states (DOS), and the band structure, showing that this compound evidences an effective magneticmoment of 3.0 μB. The pressure and temperature dependence of specific heat, entropy, thermal expansion coefficient, Debye temperature and Grüneisen parameter were calculated by DFT from the state equation using the quasi-harmonic model of Debye. A specific heat behavior CV≈CP was found at temperatures below T = 400 K, with Dulong-Petit limit values, which are quite higher than those, reported for simple perovskites.Los materiales de tipo perovskita que incluyen elementos magnéticos son relevantes debido a sus perspectivas de aplicabilidad tecnológica en la industria de la espintrónica. En este trabajo fueron investigadas las propiedades magnéticas, estructurales, electrónicas y termodinámicas de la manganita de tipo perovskita Ba2TiMnO6. Los cálculos fueron realizados a través del método del potencial de ondas planas aumentadas y linealizadas (FP-LAPW), en el marco de la Teoría del Funcional Densidad (DFT), con efectos de intercambio y correlación en las aproximaciones de gradiente generalizado (GGA) y de densidad local (LDA), incluyendo polarización de espín. A partir de la minimización de la energía en función del volumen, usando la ecuación de estado de Murnaghan se obtuvieron los parámetros de equilibrio de la red las propiedades de cohesión de este compuesto. El estudio de la estructura electrónica se basó en el análisis de la densidad de estados (DOS) y la estructura de bandas, mostrando que este compuesto evidencia un momento magnético efectivo de 3.0 μB. la dependencia con la temperatura y la presión del calor específico, la entropía, el coeficiente de expansión térmica, la temperatura de Debye y el parámetro de Grüneisen fueron calculados mediante DFT a partir de la ecuación de estado, usando el modelo cuasi-armónico de Debye. Se encontró que el calor específico CV≈CP para temperaturas por debajo de T = 400 K, con un límite de Dulong-Petit relativamente mayor que el reportado para perovskitas simples

Structure and physical properties of the LaBiFe2O6 Perovskite produced by the Modified Pechini Method

ABSTRACT: In this paper the synthesis of the LaBiFe2O6 material by the modified Pechini method is reported. Structural, morphologic, magnetic and optic experimental studies were performed. Rietveld refinement of x-ray diffraction patterns revealed that LaBiFe2O6 crystallizes in an orthorhombic perovskite structure (space group Pnma, # 62). Scanning electron microscopy images showed the nanometric feature of grains. X-ray dispersive spectroscopy permitted to infer the obtaining of the LaBiFe2O6 expected stoichiometry. Results of magnetic susceptibility as a function of temperature and field magnetization evidenced mixed ferromagnetism and superparamagnetism behavior at T=300 K. Mössbauer spectroscopy supported the superparamagnetic and ferromagnetic responses as a result of the nanogranular morphology and anisotropy effects. Spectrum of diffuse reflectance suggest that this material behaves as a semiconductor with energy gap Eg=2.13 eV

Naturaleza electrónica espín-metálica y propiedades termofísicas del molibdato de cobalto tipo perovskita Ba₂CoMoO₆

Perovskite-like materials which include magnetic elements have relevance due to the technological perspectives in the spintronics industry. In this work, the magnetic, structural and electronic properties of the Ba₂CoMoO₆ double perovskite are investigated. Calculations are carried out through the Full-Potential Linear Augmented Plane Wave method within the framework of the Density Functional Theory with exchange and correlation effects in the Generalized Gradient and Local Density approximations, including spin polarization. From the minimization of energy as a function of volume using Murnaghan’s state equation the equilibrium lattice parameter and cohesive properties of this compound were obtained. The study of the electronic structure was based in the analysis of the electronic density of states, and the band structure, showing that this compound evidences a conductive character for a spin channel and insulation for the other, and presents an integer value for the effective magnetic moment (3.0 μB), which allows it to be classified as a half-metallic material. The effects of pressure and temperature on thermophysical properties such as specific heat, Debye temperature, coefficient of thermal expansion and the Grüneisen parameter were calculated and analyzed from the state equation of the system. Obtained results reveal that, in the low-temperature regime, the specific heat at constant volume and pressure presents an analogous behavior to each other, with a tendency to the limit of Dulong-Petit typical of the structures of cubic perovskite-type, showing a value of 246.3 J/mol.K at constant volume and slightly higher values at constant pressure. The dependence of the thermal expansion coefficient, the temperature of Debye and the Grüneisen parameter with the increase in temperature are discussed in relation to other perovskite-like materials.Los materiales de tipo perovskita que incluyen elementos magnéticos tienen relevancia debido a las perspectivas tecnológicas en la industria de la espintrónica. En este trabajo se efectúa un estudio exhaustivo de las propiedades magnéticas, estructurales y electrónicas de la perovskita doble Ba₂CoMoO₆. Los cálculos se realizan a través del método de ondas planas aumentadas y linealizadas dentro del marco de la teoría del funcional de la densidad con efectos de intercambio y correlación en las aproximaciones del gradiente generalizado y de densidad local, incluyendo polarización de espín. A partir de la minimización de la energía en función del volumen, utilizando la ecuación de estado de Murnaghan, se obtuvieron el parámetro de red de equilibrio y las propiedades cohesivas de este compuesto. El estudio de la estructura electrónica se basó en el análisis de la densidad electrónica de estados y la estructura de bandas, mostrando que este compuesto evidencia un carácter conductor para un canal de espín y aislante para el otro, presentando un valor entero para el momento magnético efectivo (3.0 μB), que permite clasificarlo como un material espín-metálico. Los efectos de la presión y la temperatura sobre las propiedades termofísicas, como el calor específico, la temperatura de Debye, el coeficiente de expansión térmica y el parámetro Grüneisen, se calcularon y analizaron a partir de la ecuación de estado del sistema. Los resultados obtenidos revelan que, en el régimen de baja temperatura, el calor específico a volumen y presión constantes presenta un comportamiento análogo entre sí, con una tendencia al límite de Dulong-Petit típico de las estructuras de tipo perovskita cúbica, mostrando un valor de 246.3 J/mol.K a volumen constante y valores ligeramente más altos a presión constante. La dependencia del coeficiente de expansión térmica, la temperatura de Debye y el parámetro Grüneisen con el aumento de temperatura se discute en relación con otros materiales de tipo perovskita.Instituto de Física La PlataGrupo de Estudio de Materiales y Dispositivos Electrónico

Effect of the concentration of magnetite on the structure, electrical and magnetic properties of a polyester resin-based composite

Se reporta el efecto de la concentración de polvos de magnetita (Fe3O4) sobre las propiedades eléctricas y magnéticas de un material compuesto a base de resina de poliéster termoestable. Las muestras se elaboraron mediante el método de colado manual en concentraciones de: 60-40, 70-30, 80-20, 90-10 y 100-0 (% en peso), donde la fase mayoritaria es la resina y la minoritaria los óxidos de Fe3O4. La estructura cristalina se estudió usando la técnica de difracción de rayos X y la caracterización superficial tuvo lugar a través de la técnica de microscopía electrónica de barrido. Se midió la respuesta eléctrica por medio de curvas de polarización eléctrica en función del campo eléctrico y de resistividad eléctrica volumétrica a través de un electrómetro. La respuesta magnética se determinó mediante curvas de magnetización en función de la intensidad de campo magnético aplicado y en función de la temperatura. El análisis estructural indica que el porcentaje de cristalinidad aumenta a medida que se adiciona la concentración de Fe3O4 a las muestras. La caracterización eléctrica del material evidencia que la resistividad volumétrica disminuye con el incremento de magnetita, mostrando una transición aislante-conductor, con valores de la constante dieléctrica cada vez mayores. La caracterización magnética evidencia un aumento lineal de la magnetización de saturación y del momento magnético en función de la cantidad de magnetita adicionada a la matriz polimérica, mientras que la coercitividad evidencia comportamientos de materiales magnéticos blandos tanto en T˃TV como en T<TV, donde TV representa la temperatura de Verwey.This study reports the effect of the concentration of magnetite powders (Fe3O4) on the electrical and magnetic properties of a resin-based composite of thermoset polyester. The samples were prepared by the casting method at different concentrations: 60-40, 70-30, 80-20, 90-10 and 100-0 (% in weight), where the primary phase was resin and the secondary, Fe3O4 powders. The crystalline structure was studied using X-ray diffraction and surface characterization was carried out applying the scanning electron microscopy technique. The electrical response was measured by electric polarization curves as a function of the electric field; and the volumetric electrical resistivity, by an electrometer. The magnetic response was determined by magnetization curves as a function of temperature and intensity of the applied magnetic field. The structural analysis indicates that crystallinity increases as higher concentrations of Fe3O4 are added to the samples. The electrical characterization of the material reveals that the volumetric resistivity decreases as the content of magnetite increases. These reactions indicate an insulation-conductor transition with increasing dielectric constant values. The magnetic characterization presents a linear increase of the saturation of magnetization and magnetic moment as a function of the amount of magnetite added to the polymer matrix, whereas the coercivity shows behaviors of soft magnetic materials for T ˃ Tv and for T < Tv, where Tv represents the temperature of Verwey

Theoretical and experimental study of the electronic, crystalline, morphologic, compositional, magnetic and dielectric properties of the Sr2DyNbO6 material

We report experimental and theoretical results of crystal structure, morphology, magnetic and electric features, and electronic structure for the Sr2DyNbO6 ceramic compound. Samples were produced by the solid-state reaction recipe. X-ray diffraction experiments show that the material crystallizes in a monoclinic structure, P21/n space group. SEM images exhibit a granular submicrometric surface. Temperature curves of magnetic susceptibility reveal a paramagnetic response. Curie law fitting permitted to obtain a magnetic moment 10.28 μB. Polarization as a function of electric fields shows a hysteretic feature with 264.28 relative dielectric constant at 300 K. DFT calculations of electronic structure suggest the semiconductor character of this material, energy gap 3.21 eV for the spin-up polarization and 0.26 eV for spin-down. The calculated effective magnetic moment was 10.0 μB, which is strongly in accordance with the measured value. The theoretical cell parameters obtained from the Murnaghan state-equation are 98.5% in agreement with the experimental result

Theoretical and experimental study of the electronic, crystalline, morphologic, compositional, magnetic and dielectric properties of the Sr2DyNbO6 material

We report experimental and theoretical results of crystal structure, morphology, magnetic and electric features, and electronic structure for the Sr2DyNbO6 ceramic compound. Samples were produced by the solid-state reaction recipe. X-ray diffraction experiments show that the material crystallizes in a monoclinic structure, P21/n space group. SEM images exhibit a granular submicrometric surface. Temperature curves of magnetic susceptibility reveal a paramagnetic response. Curie law fitting permitted to obtain a magnetic moment 10.28 μB. Polarization as a function of electric fields shows a hysteretic feature with 264.28 relative dielectric constant at 300 K. DFT calculations of electronic structure suggest the semiconductor character of this material, energy gap 3.21 eV for the spin-up polarization and 0.26 eV for spin-down. The calculated effective magnetic moment was 10.0 μB, which is strongly in accordance with the measured value. The theoretical cell parameters obtained from the Murnaghan state-equation are 98.5% in agreement with the experimental result.Se reportan resultados experimentales y teóricos de estructura cristalina, morfología, carácter magnético y eléctrico, y estructura electrónica para el material cerámico Sr2DyNbO6. Las muestras fueron producidas mediante reacción sólida. Resultados de difracción de rayos X muestran que el material cristaliza en una estructura monoclínica, grupo espacial P21/n. Imágenes de MEB muestran superficies granulares submicrométricas. La susceptibilidad en función de la temperatura revela una respuesta paramagnética con momento magnético 10.28μB. La histéresis de polarización en función del campo eléctrico a 300K permitió obtener una constante dieléctrica de 264.28. Cálculos de estructura electrónica por DFT sugieren que el material es semiconductor con brecha de energía 3.21 eV para la orientación espín arriba y 0.26 eV para espín abajo. El momento magnético calculado es 10.0μB, muy próximo del valor medido. Los parámetros de red obtenidos mediante la ecuación de Murnaghan están de acuerdo con los resultados experimentales en un 98.5%

Sr2YSbO6 como potencial sustrato para la deposición de películas supercnductoras de YBa2Cu3O7-δ

Se sinteitzó un nuevo material y por medio de la técnica de difracción de rayos X se encontró que su ordenamiento estructual corresponde al de una perovskita compleja de tipo A2BB'O6 con valor de parámetro de red 8,2561 A. Este estudio junto con un análisis EDX permitieron asignar a este compuesto la fórmula Sr2YSbO6. Se elaboraron mezclas homogéneas de este material con YBa2Cu3O7-δ, compactando luego las muestras en forma de pastilla para someterlas a un tratamiento térmico a 900 ºC durante diez horas. Los estudios de difracción de rayos X y magnetización para temperaturas entre 5 y 300 K sobre estas mezclas permitieron determinar que Sr2YSbO6 no reaccionó químicamente con el YBa2Cu3O7-δ y no altero el valor de la temperatura de transiión del superconductor a pesar del tratamiento térmico. Estos estudios permitieron determinar que el nuevo material Sr2YSbO6 podría ser utilizado como sustrato para el crecimiento epitaxial de películas superconductoras de YBa2Cu3O7-δ

Sr2ysbo6 como potencial sustrato para la deposición de películas supercnductoras de yba2cu3o7-δ

Se sinteitzó un nuevo material y por medio de la técnica de difracción de rayos X se encontró que su ordenamiento estructual corresponde al de una perovskita compleja de tipo A2BB'O6 con valor de parámetro de red 8,2561 A. Este estudio junto con un análisis EDX permitieron asignar a este compuesto la fórmula Sr2YSbO6. Se elaboraron mezclas homogéneas de este material con YBa2Cu3O7-δ, compactando luego las muestras en forma de pastilla para someterlas a un tratamiento térmico a 900 ºC durante diez horas. Los estudios de difracción de rayos X y magnetización para temperaturas entre 5 y 300 K sobre estas mezclas permitieron determinar que Sr2YSbO6 no reaccionó químicamente con el YBa2Cu3O7-δ y no altero el valor de la temperatura de transiión del superconductor a pesar del tratamiento térmico. Estos estudios permitieron determinar que el nuevo material Sr2YSbO6 podría ser utilizado como sustrato para el crecimiento epitaxial de películas superconductoras de YBa2Cu3O7-δ

Ab-initioanalysis of magnetic, structural, electronic and thermodynamic properties of the Ba2TiMnO6 manganite

Perovskite-like materials, which include magnetic elements, have relevance because their technological perspectives of applications in the spintronics industry. In this work, the magnetic, structural, electronic and thermodynamic properties of the Ba2TiMnO6of the perovskite-like manganite are investigated. Calculations are carried out through the Full-Potential Linear Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) within the framework of the Density Functional Theory (DFT) withexchange and correlation effects in the Generalized Gradient (GGA) and Local Density (LDA) approximations, including spin polarization. From the minimization of energy as a function of volume using the Murnaghan’s state equation the equilibrium lattice parameter and cohesive properties of this compound were obtained. The study of the electronic structure was based in the analysis of the electronic density of states (DOS), and the band structure, showing that this compound evidences an effective magneticmoment of 3.0 μB. The pressure and temperature dependence of specific heat, entropy, thermal expansion coefficient, Debye temperature and Grüneisenparameter were calculated by DFT from the state equation using the quasi-harmonic model of Debye. A specific heat behavior CV≈CPwas found at temperatures below T = 400 K, with Dulong-Petit limit values, which are quite higher than those, reported for simple perovskites.Los materiales de tipo perovskitaque incluyen elementos magnéticos son relevantes debido a sus perspectivas de aplicabilidad tecnológica en la industria de la espintrónica. En este trabajo fueron investigadas las propiedades magnéticas, estructurales, electrónicas y termodinámicas de la manganita de tipo perovskita Ba2TiMnO6. Los cálculos fueron realizados a través del método del potencial de ondas planas aumentadas y linealizadas (FP-LAPW), en el marco de la Teoría del Funcional Densidad (DFT), con efectos de intercambio y correlación enlas aproximaciones de gradiente generalizado (GGA) y de densidad local (LDA), incluyendo polarización de espín. A partir de la minimización de la energía en función del volumen, usando la ecuación de estado de Murnaghan se obtuvieron los parámetros de equilibrio de la red las propiedades de cohesión de este compuesto. El estudio de la estructura electrónica se basó en el análisis de la densidad de estados (DOS) y la estructura de bandas, mostrando que este compuesto evidencia un momento magnético efectivo de 3.0 μB. la dependencia con la temperatura y la presión del calor específico, la entropía, el coeficiente de expansión térmica, la temperatura de Debye y el parámetro de Grüneisen fueron calculados mediante DFT a partir de la ecuación de estado, usando el modelo cuasi-armónico de Debye. Se encontró que el calor específico CV≈CPpara temperaturas por debajo de T = 400 K, con un límite de Dulong-Petit relativamente mayor que el reportado para perovskitas simples