Susceptibilidade magnética, EPR, espectros de NEXAFS e XPS de CaBi2Nb2O9 dopado com Fe

Para estudar o estado eletrônico dos átomos de Fe e as interações de troca interatômicas em soluções sólidas de Bi2CaNb2−2xFe2xO9−δ com estrutura de perovskita, foram utilizados métodos de diluição magnética, espectroscopia de NEXAFS, XPS e EPR. Valores aumentados do momento magnético dos átomos de ferro em soluções sólidas em comparação com os valores de spin puro para Fe(III) são explicados pela presença de clusters de átomos de Fe(III) predominantemente com tipo de troca antiferromagnética. Parâmetros de troca e distribuição de clusters em soluções sólidas de Bi2CaNb2−2xFe2xO9−δ dependendo do teor de Fe foram calculados de acordo com o modelo de Heisenberg–Dirac–van Vleck. O efeito dos átomos de cálcio no grau de clusterização e intensidade das interações de troca interatômicas de Fe foi demonstrado. Os espectros de XPS de Bi2CaNb2-2xFe2xO9-δ foram identificados para permitir a estimativa da carga efetiva dos átomos que o compõem. A análise dos espectros NEXAFS Fe2p de óxidos de ferro e das soluções sólidas contendo ferro revelou que os átomos de Fe estavam principalmente em um estado de oxidação de +3. Os espectros de EPR do pó de solução sólida contendo Fe mostram uma linha assimétrica intensa na parte de baixo campo dos espectros em g = 4.27 com um ombro fraco g ∼ 8–10 e um componente amplo na faixa g ∼ 2 com uma asa de alto campo.