Susceptibilidad magnética, EPR, espectros NEXAFS y XPS de CaBi2Nb2O9 dopado con Fe

Con el fin de estudiar el estado electrónico de los átomos de Fe y las interacciones de intercambio interatómicas en soluciones sólidas de Bi2CaNb2−2xFe2xO9−δ con estructura de perovskita, se utilizaron métodos de dilución magnética, espectroscopia NEXAFS, XPS y EPR. Se explican los valores aumentados del momento magnético de los átomos de hierro en soluciones sólidas en comparación con los valores de espín puro para Fe(III) por la presencia de cúmulos de átomos de Fe(III) predominantemente con tipo de intercambio antiferromagnético. Se calcularon los parámetros de intercambio y la distribución de cúmulos en las soluciones sólidas de Bi2CaNb2−2xFe2xO9−δ dependiendo del contenido de Fe de acuerdo con el modelo de Heisenberg–Dirac–van Vleck. Se mostró el efecto de los átomos de calcio en el grado de clusterización y la intensidad de las interacciones de intercambio interatómicas de Fe. Se identificaron los espectros XPS de Bi2CaNb2-2xFe2xO9−δ para permitir la estimación de la carga efectiva de los átomos que lo componen. El análisis de los espectros NEXAFS Fe2p de óxidos de hierro y de las soluciones sólidas que contienen hierro reveló que los átomos de Fe estaban principalmente en un estado de oxidación de +3. Los espectros EPR del polvo de soluciones sólidas que contienen Fe muestran una línea asimétrica intensa en la parte de bajo campo de los espectros en g = 4.27 con un hombro débilmente manifestado g ∼ 8–10 y un componente ancho en el rango g ∼ 2 con una ala de alto campo.