propriedades de transporte nos compostos de ho 5 (si x ge 1-x ) 4 apresentado por: ricardo peixoto...
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Propriedades de transporte nos compostos de Ho5(SixGe1-
x)4
Propriedades de transporte nos compostos de Ho5(SixGe1-
x)4Apresentado por: Ricardo Peixoto
Co-autores: Co-autores: J.P. Araújo, A.M.Pereira, M.E.Braga and J.B.Sousa J.P. Araújo, A.M.Pereira, M.E.Braga and J.B.Sousa IFIMUP and Department Physics of University of Porto IFIMUP and Department Physics of University of Porto
C. Magen, P.A. Algarabel, L. Morellon and M.R. IbarraC. Magen, P.A. Algarabel, L. Morellon and M.R. IbarraICMA & CSIC, University of Zaragoza ICMA & CSIC, University of Zaragoza
ÍndiceÍndice
Motivação;
Caracterização estrutural; magnética e respectivo diagrama de fases;
Propriedades de transporte;
Conclusões;
Motivação;
Caracterização estrutural; magnética e respectivo diagrama de fases;
Propriedades de transporte;
Conclusões;
MotivaçãoMotivação
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
AFM2O(II)
AFM1O(II)
FM1O(I)
FM2M
PMM
PMO(I)
FM2O(I)
Te
mp
era
ture
(K
)
x (Si concentration)
PMO(II)
FM1M
Gd5(SixGe1-x)4 Tb5(SixGe1-x)4
Ho5(SixGe1-x)4
?
Caracterização estruturalCaracterização estrutural
O(I)MO(II)
-INTRA-camada (Troca indirecta, 4f RKKY)-INTER-camada (supertroca, via ligações T-T)
Si content
Caracterização microestruturalCaracterização microestrutural
Raio-x
SEM
Ho(Si,Ge)
Ho5Si4
Ho5SiGe3
Ho5(Si, Ge)3
Ho5(SixGe1-x)4 x=0; 0.25; 0.5; 0.75; 0.875; 1
Propriedades MagnéticasPropriedades Magnéticas
T(K)
• A natureza da interação magnética depende do rácio de Si/Ge;• Sistemas Ricos em Si têm uma fase FM a baixas temperaturas;• Por outro lado, sistemas ricos em Ge apresentação uma fase AFM; • Transições são de 2ª ordem• Em todas as composições uma nova transição ordem-ordem
(reorientação de spin) existe para mais baixas temperaturas devido a
anisotropia magnetocristalina;
Dilatação térmicaDilatação térmica• Não existem claras transições estruturais, para qualquer das composições, na gama de temperaturas estudada (10-300K).
•No entanto nas composições para x=0 e x=1 existe pequenas variações na dilatação térmica que poderão ser pequenas percentagens de amostra com uma transição estrutural.
•No entanto a ordem de grandeza da variação é 100 vezes menor qo que uma variação tipica de transição estrutural neste compostos
0 50 100 150 200 250 300
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
Ho5Ge
4
Ho5(Si
0.25Ge
0.75)
4
Ho5(Si
0.75Ge
0.25)
4
Ho5Si
4Lin
ea
r T
he
rma
l Exp
an
sio
n, 1
03
l/l
T (K)
Diagrama de fases (x,T)Diagrama de fases (x,T)
Transições
magnéticas;
Reorientações de spin;
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
AFM2O(II)
AFM1O(II)
FM1O(I)
FM2M
PMM
PMO(I)
FM2O(I)
Te
mp
era
ture
(K
)x (Si concentration)
PMO(II)
FM1M
• 3 zonas distintas respeitantes a três estruturas diferentes; • Sistemas Ricos em Si têm uma fase FM a baixas temperaturas;• Por outro lado, sistemas ricos em Ge apresentação uma fase AFM; • Transições são de 2ª ordem• Em todas as composições uma nova transição ordem-ordem (reorientação de
spin) existe para mais baixas temperaturas devido a anisotropia magnetocristalina;•Este diagrama de fases é muito semelhante aos anteriores mas sem claras
transições de fase estruturais.
0 50 100 150 200 250 300
2
4
6
8
10
12
14
(
cm)
T (K)
AFM PM
TN
TSR
Propriedades de transportePropriedades de transporte
Na resistividade eléctrica:• Comportamento quase linear para altas temperaturas
• Aumento da resistividade eléctrica junto de TN~ 25K devido a
grandes fluctuações magnéticas.
• Decréscimo abrupto de ρ(T) a TN;
• Sem histerese térmica - transição de 2ª ordem;
• Reorientação de spin a TSR~18K;
Poder termoeléctrico:• Comportamento quase linear para altas temperaturas
• Aumento de |S(T)| junto de TN~ 25K devido a grandes
fluctuações magnéticas .
•Reorientação de spin a TSR~18K;
Estrutura O(II) e fase AFM – Ho5Ge4
Propriedades de transporte
Propriedades de transporte
Estrutura O(II) e fase AFM- comparação
0 100 200 300
45
54
63
5
6
7
8
9
Ho5(Si
0.25Ge
0.75)4
(
cm)
T (K)
PM
AF
M
TN
TSR
Ho5(Si
0.5Ge
0.5)4 (
cm)
0 50 100 150 200-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
Ho5Ge
4
Ho5(Si
0.25Ge
0.75)4
S(
V/K
)
T(K)
Ho5(Si
0.5Ge
0.5)4
Poder termoeléctrico:
Resistividade eléctrica:
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
AFM2O(II)
AFM1O(II)
FM1O(I)
FM2M
PMM
PMO(I)
FM2O(I)
Te
mp
era
ture
(K
)
x (Si concentration)
PMO(II)
FM1M
Estrutura M e fase FM
Propriedades de transportePropriedades de transporte
Estrutura M e fase FM – Ho5(Si0.75Ge0.25)4
0 100 200 3004
6
8
10
12
14
cm)
T (K)
TSR
TC
FM PM
Na resistividade eléctrica:• Comportamento quase linear para altas temperaturas.
• Transição PM-FM a TC~50K;
• Sem histerese térmica - transição de 2ª ordem;
• Reorientação de spin a TSR~18K;
Poder termoeléctrico:• Comportamento quase linear para altas temperaturas• Aumento continuo de |S(T)| com o aumento de temperatura.• Mudança de comportamento mudança de fase para FM.
Propriedades de transportePropriedades de transporteEstrutura M e fase FM - comparação
Poder termoeléctrico:
Resistividade eléctrica:
0 100 200 3004
6
8
10
12
14
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Ho5(Si
0.75Ge
0.25)4
Ho5(Si
0.875Ge
0.125)4
cm)
T (K)
TSR
TC
cm)
0 50 100 150 200 250 300
-20
-16
-12
-8
-4
0
Ho5(Si
0.75Ge
0.25)4
Ho5(Si
0.875Ge
0.125)4
S(
V/K
)
T(K)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
AFM2O(II)
AFM1O(II)
FM1O(I)
FM2M
PMM
PMO(I)
FM2O(I)
Te
mp
era
ture
(K
)
x (Si concentration)
PMO(II)
FM1M
Estrutura O(I) e fase FM
0 100 200 300
-4
-2
0
TSR
FM
S(
V/K
)
T(K)
PMTC
0 100 200 3000
3
6
(
cm)
T (K)
PMFM
TSR
TC
Propriedades de transportePropriedades de transporteEstrutura O(I) e fase FM – Ho5Si4
Na resistividade eléctrica:• Comportamento quase linear para altas temperaturas.
• Transição PM-FM a TC~75K;
• Sem histerese térmica - transição de 2ª ordem;
• Reorientação de spin a TSR~20K;
Poder termoeléctrico:• Comportamento quase linear para altas temperaturas• Mudança de comportamento mudança de fase para FM um
aumento brusco do |S(T)| .
• As propriedades de transporte são muito sensíveis aos tipo de fase magnética a baixas temperaturas demonstrando diferentes comportamento para as diferentes fases.
• ρ(T) e S(T) para composições AFM apresentação grandes flutuações térmicas junto da transição magnética.
• O S(T) acima da temperatura critica é muito sensível ao tipo de fase estrutural [O(II), M, O(I)].
• Devido às propriedades de transporte serem medidas de locais (nivel atómico), no caso de x=0 e x=1, ρ(T) e S(T) apresentação comportamentos característicos de transição magnetoestructural.
• As propriedades de transporte são muito sensíveis aos tipo de fase magnética a baixas temperaturas demonstrando diferentes comportamento para as diferentes fases.
• ρ(T) e S(T) para composições AFM apresentação grandes flutuações térmicas junto da transição magnética.
• O S(T) acima da temperatura critica é muito sensível ao tipo de fase estrutural [O(II), M, O(I)].
• Devido às propriedades de transporte serem medidas de locais (nivel atómico), no caso de x=0 e x=1, ρ(T) e S(T) apresentação comportamentos característicos de transição magnetoestructural.
ConclusõesConclusões
• Estudo intensivo dos mecanismos envolvidos nas propriedades de transporte;
• Actualmente estão a ser analisados espectros obtidos por difracção de neutrões que ajudarão a esclarecer as dúvidas…
• Estudo intensivo dos mecanismos envolvidos nas propriedades de transporte;
• Actualmente estão a ser analisados espectros obtidos por difracção de neutrões que ajudarão a esclarecer as dúvidas…
Trabalho futuroTrabalho futuro