Structural and magnetic properties of the Bi1-xLuxFeO3 (x = 0.00, 0.02 and 0.04) system

Abstract

This paper reports the synthesis and characterization of Bi_1-xLu_xFeO₃ (x = 0.00, 0.02 and 0.04) produced by solid-state reaction, in order to evaluate the influence of lutetium on the structural and magnetic properties of bismuth ferrite (BiFeO₃). The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and magnetic analysis by vibrating sample magnetometer (VSM) in temperature range from 50 to 320 K. The obtained results allowed to confirm the formation of crystalline materials of rhombohedral structure, space-group R3c (161), with defined morphology and particle sizes between 2.25 and 4.5 μm. The Lu³⁺ insertion in structure generated an increasing in magnetization, purity of BiFeO₃ and a decrease in the synthesis temperature compared with the reported in the literature.

Alternate abstract:

Este artículo reporta la síntesis y caracterización de Bi1-xLuxFeO3 (x = 0.00, 0.02 and 0.04) producido por reacción de estado sólido, con el fin de evaluar la influencia del catión lutecio sobre las propiedades estructurales y magnéticas de la ferrita de bismuto (BiFeO3). Las muestras fueron caracterizadas por difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (MEB), espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX) y análisis magnético por medio de magnetometría de muestra vibrante (VSM) en un rango de temperatura de 50 a 320 K. Los resultados obtenidos permitieron confirman la formación de materiales cristalinos de estructura romboédrica, grupo espacial R3c (161), de morfología definida y tamaños de partícula entre 2.25 y 4.50 μm. La inserción de Lu3+ en la estructura provocó un aumento en la magnetización, la pureza de BiFeO3 y una disminución en la temperatura de síntesis en comparación con lo reportado en la literatura.