DETERMINACIÓN DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DEL GARNET Sm3Fe5O12

Abstract

Se investigó detalladamente la estructura, tanto cristalina como electrónica, del garnet Sm3Fe5O12, así como la relación entre las mismas. Se consideró la posibilidad de una descripción distinta a la tradicional dentro del grupo IJ3L M, con un modelo en los grupos 63L y 63. Los materiales se sintetizaron mediante un método sol-gel modificado con PVA, así como combustión con 2-metoxietanol. En ambos casos la temperatura de calcinación fue de 1150ºC. Se encontró un band-gap de 2.26-2.27 eV experimentalmente, utilizando espectroscopía UV-Vis y el método de Kubelka-Munk. El análisis mediante refinamiento Rietveld dio resultados similares para las tres simetrías. Cálculos de estructura electrónica mediante teoría del funcional de la densidad (DFT) predicen mayor estabilidad para la fase cúbica que la descrita en el grupo 63L, relajándose siempre al primer caso. Sin embargo, se propone un modelo con ocupación de sitios de Fe y Sm mixta, dando lugar al rompimiento de la simetría cúbica, cuya energía es 0.17 eV/átomo menor que la calculada para el grupo IJ3L M. Cálculos de estructura de bandas mediante DFT+U encontraron un band-gap de 2.27 eV, utilizando parámetros de Hubbard de 4.3092 eV para Fe tetraédrico y 6.0926 eV para Fe octaédrico. Los parámetros de red obtenidos mediante DFT y DFT+U están dentro de 1% del valor determinado mediante el refinamiento Rietveld.