Synthesis, microstructure and properties of BiFeO₃-based multiferroic materials: A review

BiFeO₃-based materials are currently one of the most studied multiferroics due to their possible applications at room temperature. However, among the large number of published papers there is much controversy. For example, possibility of synthesizing a pure BiFeO₃ phase is still source of discussion in literature. Not even the nature of the binary Bi₂O₃-Fe₂O₃ diagram has been clarified yet. The difficulty in controlling the formation of parasite phases reaches the consolidation step. Accordingly, the sintering conditions must be carefully determined both to get dense materials and to avoid bismuth ferrite decomposition. However, the precise conditions to attain dense bismuth ferrite materials are frequently contradictory among different works. As a consequence, the reported properties habitually result opposed and highly irreproducible hampering the preparation of BiFeO₃ materials suitable for practical applications. In this context, the purpose of the present review is to summarize the main researches regarding BiFeO₃ synthesis, microstructure and properties in order to provide an easier understanding of these materials.

Los materiales basados en BiFeO₃ son en la actualidad uno de los multiferroicos más estudiados debido a sus posibles aplicaciones a temperatura ambiente. Sin embargo, entre la multitud de trabajos publicados referentes a estos materiales existe mucha controversia. Por ejemplo, la posibilidad de sintetizar una fase BiFeO₃ pura es aún objeto de discusión en la bibliografía y la naturaleza de los diagramas de fases del sistema Bi₂O₃-Fe₂O₃ aún no está clara. La dificultad para controlar las fases parásitas se extiende al proceso de consolidación por lo que las condiciones de sinterización deben ser cuidadosamente controladas para obtener materiales densos y al mismo tiempo evitar la descomposición de la ferrita. No obstante, las condiciones precisas para obtener materiales densos de BiFeO₃ son frecuentemente contradictorias entre los distintos trabajos. Como consecuencia, las propiedades descritas son a menudo discordantes y poco reproducibles impidiendo la preparación de materiales de BiFeO₃ adecuados para sus aplicaciones prácticas. En este contexto, el propósito de esta revisión es resumir las principales investigaciones en torno a la síntesis, microestructura y propiedades de los materiales de BiFeO₃ facilitando así la comprensión de los mismos.