Synthesis and characterization of intermetallic compounds CeTM2 (T = Cu e Cd; M = Bi e Sb)

Autor: Gabriel Silva Freitas
Přispěvatelé: Pagliuso, Pascoal José Giglio, 1971, Miranda, Eduardo, Serrano, Raimundo Lora, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Física Gleb Wataghin, Programa de Pós-Graduação em Física, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Pascoal José Giglio Pagliuso Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho foi proposto sintetizar e caracterizar as propriedades físicas de uma série de compostos intermetálicos à base de Cério (Ce). Em específico, partirmos do composto férmion pesado antiferromagnético (AFM) CeCuBi2 e aos poucos tentamos introduzir cadmio (Cd) no sítio do cobre (Cu) ou antimônio (Sb) no sítio do bismuto (Bi). Destaco que estudos já realizados no nosso grupo sobre os compostos CeCuBi2 e CeCd0.7Sb2 mostraram uma variedade de efeitos interessantes, tais como a competição entre as interações tipo RKKY (Sigla proveniente de seus descobridores: Ruderman, Kittel, Kasuya e Yosida), efeitos de campo cristalino e efeito Kondo. A partir de tais estudos, constatou-se que o composto CeCuBi2 apresenta um ordenamento AFM abaixo de TN = 16 K, enquanto que o composto CeCd0.7Sb2 apresenta comportamento ferromagnético (FM) abaixo de TC = 3 K. Nestes compostos ocorrem uma competição entre as interações AFM e FM que são fortemente afetadas pelos os efeitos de campo cristalino e a escala de energia do efeito Kondo, que podem ser sintonizados por substituição química. Logo, um estudo detalhado das propriedades magnéticas quando alteramos a estequiometria dos compostos podem gerar diagramas de fases com diferentes fases magnéticas, efeitos de desordem, criticalidade quântica e até a possibilidade do surgimento de supercondutividade não convencional. Nossas amostras foram produzidas pelo método de auto-fluxo metálico e sua caracteriza ção foi realizada por medidas de susceptibilidade magnética, resistividade elétrica, calor específico, EDS, WDS, difração de raios-X e espalhamento inelástico de nêutrons (INS). As amostras com tentativas de incorporações de Cd no composto CeCuBi2 são apresentados neste trabalho, porém por analise elementares (WDS e EDS) não encontramos Cd na estequiometria dos monocristais. Por sua vez, a série de compostos CeCu(Bi1-xSbx)2 apresentou uma redução em TN em relação ao composto puro, além de uma interessante evolução da direção do eixo fácil de magnetização em função da substituição química de Bi por Sb. Essa evolução foi explorada por meio de ajustes de nossas medidas de susceptibilidade magnética em função da temperatura utilizando um modelo de campo médio, com interações isotrópicas de primeiros vizinhos somado com a hamiltoniana de campo elétrico cristalino (CEF) tetragonal. Através desse estudo foi possível notar a forte influência dos efeitos de CEF com as alterações nas propriedades físicas observadas na série CeCu(Bi1-xSbx)2 Abstract: In this work, we have synthesized and characterized a new series of Ce-based intermetallics compounds. Specifically, we will have used as a parent compound the heavy fermion CeCuBi2 gradually doped with cadmium (Cd) at the copper (Cu) site and/or with antimony (Sb) at the bismuth (Bi) site. It should be noted that previous studies performed by our group on the CeCuBi2 and CeCd0.7Sb2 compounds have revealed a variety of interesting effects, such as a complex competition between the RKKY interaction (both ferromagnetic and antiferromagnetic), crystalline electrical field (CEF) and Kondo effects. Furthermore, from these studies, it was found that the CeCuBi2 compound exhibits an antiferromagnetic ordering below TN = 16 K, while the CeCd0.7Sb2 compound ferromagnetic behavior below TC = 3 K. In fact, the nature of the magnetic state in these compounds are strongly affected by subtle changes on the CEF parameters and on the energy scale of the Kondo effect. Therefore, a detailed study of the magnetic properties as a function of Cd and/or Sb substitution for these compounds can reveal rich phase diagrams with the presence of multiple magnetic phases, quantum critically, disorder effects and even unconventional superconductivity. The single crystals studied in this work were grown by the metallic flux method and their characterization was made by measurements of magnetic susceptibility, electrical resistivity, specific heat, EDS, WDS, X-ray difraction and inelastic neutron scattering. Samples with attempts of Cd incorporations in the CeCuBi2 compound are presented in this work, but by elemental analysis (WDS and EDS) we have not found Cd in the stoichiometry of the monocrystals. The series of compounds CeCu(Bi1-xSbx)2 showed suppression of TN with respect to the pure compound, followed by an interesting evolution of the direction of the magnetization easy axis as a function of Sb substitution. This evolution was explored by fittings of our temperature dependent magnetic susceptibility measurements using a mean field model with isotropic first-neighbors interaction and tetragonal CEF hamiltonian. Through this study, it was possible to establish a strong correlation between the CEF effects evolution induced by Sb-substitution and the physical properties of the series CeCu(Bi1-xSbx)2 Mestrado Física Mestre em Física CAPES 1690656/2017
Databáze: OpenAIRE
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