A study of the structural, magnetic, and electrical properties of Ba1-xNaxCoO3 compounds (x = 0.25, 0.5, 0.75)

Abstract

Cobaltite-like materials having metal-insulator transitions are relevant in the consumer electronics market. In this work, we present the structural, magnetic, and electrical properties of Ba1-xNaxCoO3(with x= 0.25, 0.5, 0.75) cobaltite. All samples were synthesized using a solid-state reaction process. Their crystal structure was determined using X-ray diffraction (XRD) data by the Rietveld method, which showed that all the samples were crystallized in the orthorhombic space group C2221(N.° 20). The microstructure of the sintered samples was characterized by scanning electron microscopy (SEM). The magnetic susceptibility measurements confirmed a paramagnetic behavior for x≥ 0.5in the temperature range that was used. Likewise, a broad peak around 33 Kin the sample x = 0.25,andcharacteristic of antiferromagnetic behaviors wereobserved. Onthe other hand, resistivity contributed to determining the insulating behavior of samples where x = 0.5and x = 0.75. In contrast, at low sodium content (x = 0.25), a metal-insulator transition was observed with transition temperature near 105 K.

Los materiales de tipo cobaltita que presentan transición metal-aislante tienen relevancia en el mercado de la electrónica de consumo. En este trabajo presentamos las propiedades estructurales, magnéticas y eléctricas de las cobaltitas Ba1-xNaxCoO3(con x= 0.25, 0.5, 0.75). Todas las muestras se sintetizaron mediante un proceso de reacción en estado sólido y su estructura cristalina se determinó a partir de datos de difracción de rayos X (DRX),mediante el método de Rietveld, el cual indicó que las muestras cristalizan en el grupo espacial ortorrómbico C2221(N.o20). La microestructura de las muestras sinterizadas se caracterizó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). Las medidas de susceptibilidad magnética confirmaron un comportamiento paramagnético para x≥ 0.5en el rango de temperatura estudiado y un pico amplio alrededor de 33 Ken la muestra x= 0.25,lo cual es característico de los comportamientos antiferromagnéticos. Las medidas de resistividad permitieron determinar el comportamiento aislante de muestras con x= 0.5y x= 0.75, mientras que a bajo contenido de sodio (x= 0.25),se observó una transición metal-aislante con temperatura de transición cercana a 105K.