Caracterización dieléctrica de la perovskita laminar La_1.5Sr_0.5CoO₄

In this work, the behaviour of the real and imaginary components of the dielectric permittivity of layered perovskite La1.5Sr0.5CoO4 have been studied, in the frequency range 20 Hz-1 MHz and in the temperature range 115-350 K. Polycrystalline samples were prepared by the ceramic method. The powder diffraction results showed the pattern of the desired phase together with a small quantities of La2O3 impurities. A comparative study of the electrical and magnetic properties of this charge-ordered compound (TCO∼750 K) has revealed a basically semiconductor behaviour with a complex bidimensional antiferromagnetism which can be explained on the basis of a thermally activated evolution of the spin state of the Co3+ ions. A detailed investigation of the dielectric properties of this system has allowed us to identify two superimposed relaxation processes: the first one in the low frequency range (f < 102 Hz), which has been associated with electronic hopping conduction and the second one in the high frequency range due to dipolar processes, which we have associated with the charge order of this system. Both of them, including the conductivity as a function of the frequency, were analyzed in terms of the “universal dielectric response”. We have found good fittings to this power law with different exponents for both relaxation processes.

En este trabajo se estudia el comportamiento de las componentes real e imaginaria de la permitividad dieléctrica compleja en función de la frecuencia (20 Hz-1 MHz) y la temperatura (115-350 K) de la perovskita laminar La1.5Sr0.5CoO4. Para realizar este estudio preparamos muestras policristalinas utilizando el método cerámico. El análisis por difracción de rayos X mostró la presencia de la fase deseada y una pequeña impureza de La2O3. Un estudio comparativo de las propiedades eléctricas y magnéticas de este compuesto con orden de carga (TCO∼750 K), reveló que básicamente se trata de un material semiconductor con un complejo antiferromagnetismo bidimensional que evoluciona con la temperatura debido a transiciones del estado de espín del Co3+ activadas térmicamente. Una investigación detallada de las propiedades dieléctricas de este sistema nos permitió identificar dos fenómenos de relajación superpuestos: uno presente a bajas frecuencias (f < 102 Hz) que se asocia con los procesos de conducción por “hopping” electrónico en este cristal iónico y otro de tipo dipolar que aparece a más altas frecuencias, que hemos identificado con el orden de carga de este sistema. Ambos fenómenos de relajación , incluida la dispersión de la conductividad frente a la frecuencia, fueron analizados en términos de la “respuesta dieléctrica universal”, encontrando buenos ajustes a esta ley de potencias, con exponentes claramente diferenciados para ambos procesos de relajación.