Author(s):
Oliveira, Juliana Alice Ferreira 
Date: 2010
Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/13583
Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
Document details
Efeito da dimensão do site-A na sequência de fases do sistema Eu1-x Lux MnO3
Description
Dissertação de mestrado em Física dos Materiais Avançados (área de especialização em Materiais Funcionais para a Nano e Microtecnologia) Nesta dissertação apresentamos um estudo experimental do efeito do tamanho do ião do site-A na sequência de fases da manganita EuMnO3 dopada com Lu3+, focando principalmente a estrutura e as propriedades físicas do sistema Eu1-x Lux MnO3, com x= 0, 0.1, 0.2, e 0.3.Para tal, foram utilizadas a técnica de difracção de raios-X em pós, e técnicas de caracterização das propriedades magnéticas, dieléctricas, do calor específico e das propriedades polares. Uma vez que o sistema em tudo é semelhante ao sistema EuMnO3 dopado com Y 3+, cujo raio iónico para a coordenação 12 é superior ao do Lu3+, a comparação dos resultados obtidos neste trabalho com os publicados para o sistema Eu1-x Yx MnO3, constitui um dos elementos fundamentais utilizado para a caracterização estrutural e polar das fases magnéticas e o desenho do diagrama de fases do sistema Eu1-x Lux MnO3 , com os valores de x no intervalo 0 ≤ x ≤ 0:3. A estrutura cristalográfica das amostras à temperatura ambiente foi determinada a partir da análise dos espectros de difracção de raios-X em pós, e estudada a dependência dos parâmetros cristalográficos em função da concentração x de Lu3+. Os comprimentos de ligação Mn-O e R-O, sendo R =Eu3+ ou Lu3+, bem como o ângulo de ligação Mn-O1-Mn entre os octaedros MnO6 foram também analisados em função da concentração x. Foi estudado com detalhe o efeito da introdução de Lu3+ nas deformações estruturais. A sequência de transições de fase dos compostos Eu1-x Lux MnO3, com x= 0, 0.1, 0.2, e 0.3, bem como as características das fases, foram estudadas com base nos resultados das medidas de caracterização macroscópica. A partir dos resultados obtidos e com base no modelo de Dzyaloshinskii-Moriya, foi proposta a estrutura magnética das fases ferroeléctricas. O estudo experimental realizado permitiu desenhar o diagrama de fases para o sistema Eu1-x Lux MnO3, com 0 ≤ x ≤ 0:3, e compará-lo com o do sistema Eu1-x Yx MnO3, com 0 ≤ x ≤ 0:55, permitindo avaliar o efeito do tamanho efectivo do site-A no balanço das interacções competitivas do tipo antiferromagnético e do tipo ferromagnético na sequência de transições de fase, bem como nas propriedades magnetoeléctricas nestes sistemas. In this thesis, we present an experimental study of the effect of the site-A size on the phase sequence of the Lu3+ doped EuMnO3, mainly focusing on the structure and physical properties of the system Eu1-x Lux MnO3, with x = 0, 0.1, 0.2, and 0.3. The physical properties were measured by using the powder X-ray diffractometry, and magnetic, dielectric, specific heat and polar properties characterization techniques. As this system is similar to the Y 3+ doped EuMnO3, whose ionic radius for coordination 12 is higher than the one of Lu3+ , the comparison of the obtained results with those reported for the system Eu1-x Yx MnO3, constitutes a fundamental element used for the structural and polar characterization of magnetic phases, enabling to draw the phase diagram of Eu1-x Lu-x MnO3, with 0 ≤ x ≤ 0:3. The crystallographic structure at room temperature was determined from the Rietveld analysis of the x-ray spectra. The dependence on the Lu3+ concentration of crystallographic parameters, and of the bond lengths Mn - O and R - O, where R =Y 3+ or Lu3+ , and the bond angle Mn–O1-Mn between MnO6 octahedra, were also studied. The effect of the effective site-A size on the structural deformations was analyzed. The phase transition sequence of the compounds Eu1-x Lux MnO3, with x = 0, 0.1, 0.2 and0.3, as well as, the physical properties of each phase were studied based on the macroscopic characterization results. From these and based on the Dzyaloshinskii-Moriya model, the magnetic structure of the ferroelectric phases was proposed. From these results, the phase diagram for Eu1-x Lux MnO3, with 0 ≤ x ≤ 0:3, was proposed, and compared with the one of Eu1-x Yx MnO3, with 0 ≤ x ≤ 0:55. The effect of the effective site-A size on the balance of competitive antiferromagnetic and ferromagnetic interactions was evidenced, which is the main mechanism underlying the phase diagram and the magnetoelectric properties in both systems
Dissertação de mestrado em Física dos Materiais Avançados (área de especialização em Materiais Funcionais para a Nano e Microtecnologia) Nesta dissertação apresentamos um estudo experimental do efeito do tamanho do ião do site-A na sequência de fases da manganita EuMnO3 dopada com Lu3+, focando principalmente a estrutura e as propriedades físicas do sistema Eu1-x Lux MnO3, com x= 0, 0.1, 0.2, e 0.3.Para tal, foram utilizadas a técnica de difracção de raios-X em pós, e técnicas de caracterização das propriedades magnéticas, dieléctricas, do calor específico e das propriedades polares. Uma vez que o sistema em tudo é semelhante ao sistema EuMnO3 dopado com Y 3+, cujo raio iónico para a coordenação 12 é superior ao do Lu3+, a comparação dos resultados obtidos neste trabalho com os publicados para o sistema Eu1-x Yx MnO3, constitui um dos elementos fundamentais utilizado para a caracterização estrutural e polar das fases magnéticas e o desenho do diagrama de fases do sistema Eu1-x Lux MnO3 , com os valores de x no intervalo 0 ≤ x ≤ 0:3. A estrutura cristalográfica das amostras à temperatura ambiente foi determinada a partir da análise dos espectros de difracção de raios-X em pós, e estudada a dependência dos parâmetros cristalográficos em função da concentração x de Lu3+. Os comprimentos de ligação Mn-O e R-O, sendo R =Eu3+ ou Lu3+, bem como o ângulo de ligação Mn-O1-Mn entre os octaedros MnO6 foram também analisados em função da concentração x. Foi estudado com detalhe o efeito da introdução de Lu3+ nas deformações estruturais. A sequência de transições de fase dos compostos Eu1-x Lux MnO3, com x= 0, 0.1, 0.2, e 0.3, bem como as características das fases, foram estudadas com base nos resultados das medidas de caracterização macroscópica. A partir dos resultados obtidos e com base no modelo de Dzyaloshinskii-Moriya, foi proposta a estrutura magnética das fases ferroeléctricas. O estudo experimental realizado permitiu desenhar o diagrama de fases para o sistema Eu1-x Lux MnO3, com 0 ≤ x ≤ 0:3, e compará-lo com o do sistema Eu1-x Yx MnO3, com 0 ≤ x ≤ 0:55, permitindo avaliar o efeito do tamanho efectivo do site-A no balanço das interacções competitivas do tipo antiferromagnético e do tipo ferromagnético na sequência de transições de fase, bem como nas propriedades magnetoeléctricas nestes sistemas. In this thesis, we present an experimental study of the effect of the site-A size on the phase sequence of the Lu3+ doped EuMnO3, mainly focusing on the structure and physical properties of the system Eu1-x Lux MnO3, with x = 0, 0.1, 0.2, and 0.3. The physical properties were measured by using the powder X-ray diffractometry, and magnetic, dielectric, specific heat and polar properties characterization techniques. As this system is similar to the Y 3+ doped EuMnO3, whose ionic radius for coordination 12 is higher than the one of Lu3+ , the comparison of the obtained results with those reported for the system Eu1-x Yx MnO3, constitutes a fundamental element used for the structural and polar characterization of magnetic phases, enabling to draw the phase diagram of Eu1-x Lu-x MnO3, with 0 ≤ x ≤ 0:3. The crystallographic structure at room temperature was determined from the Rietveld analysis of the x-ray spectra. The dependence on the Lu3+ concentration of crystallographic parameters, and of the bond lengths Mn - O and R - O, where R =Y 3+ or Lu3+ , and the bond angle Mn–O1-Mn between MnO6 octahedra, were also studied. The effect of the effective site-A size on the structural deformations was analyzed. The phase transition sequence of the compounds Eu1-x Lux MnO3, with x = 0, 0.1, 0.2 and0.3, as well as, the physical properties of each phase were studied based on the macroscopic characterization results. From these and based on the Dzyaloshinskii-Moriya model, the magnetic structure of the ferroelectric phases was proposed. From these results, the phase diagram for Eu1-x Lux MnO3, with 0 ≤ x ≤ 0:3, was proposed, and compared with the one of Eu1-x Yx MnO3, with 0 ≤ x ≤ 0:55. The effect of the effective site-A size on the balance of competitive antiferromagnetic and ferromagnetic interactions was evidenced, which is the main mechanism underlying the phase diagram and the magnetoelectric properties in both systems
Document Type
Master Thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Moreira, Joaquim Alberto; Ramos, Marta M. D.
Language Portuguese
Advisor(s) Moreira, Joaquim Alberto; Ramos, Marta M. D.
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