Em trabalhos anteriores realizados em síntese e caracterização cristalográfica, a existência de uma nova fase de estequiometria Ta1-xHfxB (com x variando no intervalo entre 0,05 e 0,4) que cristaliza no protótipo FeB foi descoberta. Este ternário cristaliza num protótipo diferente do protótipo CrB aceito no binário TaB. Na verdade, essa substituição é capaz de gerar uma mudança significativa na estrutura cristalina de TaB, a qual sofre uma distorção e modifica o protótipo CrB para FeB. Além desta mudança estrutural os compostos de composição global Ta1-xHfxB apresentam supercondutividade com temperatura crítica supercondutora acima do binário TaB (Tc ~ 4,0 K). Foi observado que a supercondutividade otimizada na composição Ta0,7Hf0,3B com Tc ~ 6,7 K na qual medidas de calor específico revelam forte assinatura de manifestação multibanda neste novo composto. Motivados por esta descoberta, neste trabalho são investigadas a possiblidade desta transformação estrutural bem como o seu impacto nas propriedades supercondutoras em ligas de composição global Ta1-xZrxB, devido à similaridade eletrônica entre Zr e Hf na tabela periódica. De fato, resultados publicados a respeito da transformação cristalográfica com a substituição de Ta por Zr revelam o mesmo comportamento observado nas ligas produzidas com Hf e este trabalho revela que os compostos Ta1-xZrxB também são supercondutores. A composição com a maior temperatura crítica é Ta0,8Zr0,2Be tem uma temperatura de transição aproximadamente 7,8 K. Entretanto, esse composto tem evidencia de um supercondutor não convencional. Assim, este trabalho revela a existência de supercondutividade não convencional em ligas do sistema ternário Ta-Zr-B revelados por medidas de resistividade, magnetização e caracterização estrutural e microestrutural. / In previous works carried out in synthesis and crystallographic characterization, the existence of a new Ta1-xHfxB stoichiometry phase (with x varying in the interval between 0.05 and 0.4) that crystallizes in the FeB prototype was discovered. This ternary crystallizes in a prototype different from the prototype CrB accepted in the TaB binary. In fact, this substitution is capable of generating a significant change in the crystalline structure of TaB, which undergoes distortion and modifies the CrB prototype for FeB. In addition to this structural change, the compounds of global composition Ta1-xHfxB present superconductivity with critical superconducting temperature above the TaB Tc ~ 4.0 K. It was observed that the superconductivity optimizes at Ta0,7Hf0,3B composition with Tc ~ 6.7 K in which specific heat measurements reveal a strong multiband manifestation signature in this new compound. Based on this finding, this work investigates the possibility of this structural transformation as well as its impact on the superconducting properties of alloys of global composition Ta1-xZrxB, due to the electronic similarity between Zr and Hf in the periodic table. In fact, published results on crystallographic transformation with the substitution of Ta by Zr reveal the same behavior observed in the alloys produced with Hf and this work reveals that the Ta1-xZrxB compounds are also superconducting. The composition with the highest critical temperature is Ta0,8Zr0,2Band has a transition temperature of about 7.8K. However, this compound has evidence of an unconventional superconductor. Thus, this work reveals the existence of unconventional superconductivity in alloys of the Ta-Zr-B ternary system revealed by resistivity, magnetization and structural and microstructural characterization measurements.

O grupo de diboretos isoestruturais ao MgB2 com estrutura representada pelo protótipo AlB2 é considerado candidato à supercondutividade. Contudo, a existência do estado supercondutor é um fenômeno raro nesse grupo de materiais, de fato a grande maioria dos diboretos de metais de transição é caracterizada por um Tc menor que 0,7 K. Nesse grupo, os compostos normais HfB2, VB2, YB2 e ZrB2 exibem assinatura do comportamento paramagnético de Pauli em baixas temperaturas. Nesse trabalho é mostrado que a substituição parcial do metal (Hf e Zr) por V nas amostras M1-xVxB2, gera distorções da rede cristalina, com o surgimento de um estado supercondutor volumétrico. As medidas magnéticas, elétricas e térmicas revelam um Tc máximo atingindo 8,7 e 9,3 K para as respectivas amostras de composição Zr0,96V0,04B2 e Hf0,97V0,03B2, com valores elevados de ? 0Hc2(0) (~16 e ~21 T, respectivamente). Nessas amostras, os resultados a cerca do comportamento do ? 0Hc1 (T), do Cp(T) e da VHall (T), e medidas de ETS (electronic tunneling spectroscopy) em um monocristal, revelam a claras assinaturas da supercondutividade multibanda, tal como é reportado para o MgB2. Ainda, resultados mostram a que a existência do estado supercondutor no ZrB2 parece não ser uma exclusividade da substituição por V, já que é observada também na amostra de Zr0,96Y0,04B2, cujo Tc atinge 6,7 K novamente com assinatura de comportamento multibanda. Também são mostrados os resultados da existência dos comportamentos magnéticos competitivos nas amostras do sistema Zr1-xAlxB2, com um surpreendente ordenamento ferromagnético. Nesse mesmo cenário, também é mostrado que substituição de Nb por Ni é hábil em elevar a temperatura crítica do composto NbB2-? de 3,6 K para 6,0 K. Já em outros boretos, como nos sistemas Th1-xMxB12 (M = Zr, Sc, Y, Ti Hf) em condições especiais de síntese e substituição a fase ThB12 (inexistente no equilíbrio) pode ser estabilizada, onde se observa para amostra Th0,97Zr0,03B12 um Tc próximo a 5,5 K e comportamento supercondutor BCS, porém com um baixo valor do parâmetro k o que abre discussão para uma classe nova de supercondutores do tipo 1,5. / The diborides group isostructural to MgB2 represented by AlB2 prototype structure are considered important candidates for superconductivity. However, the existence of the superconducting state is a rare phenomenon in this group of materials, indeed the majority of transition metal diborides are characterized by a Tc lower than 0.7 K. In this group, the normal compounds HfB2, VB2, YB2, and ZrB2 exhibit signature Pauli paramagnetic behavior at low temperatures. In this work it is shown that the metal partial substitution (Hf and Zr) by V in M1-xVxB2 samples generates distortions of the crystal lattice, with the emergence of a bulk superconducting state. The magnetic, electric and thermal measurements reveal a maximum Tc reaching 8.7 and 9.3 K for the respective samples Zr0.96V0.04B2 and Hf0.97V0.03B2 composition with high values of ? 0Hc2(0) (~ 16 and ~ 21 T, respectively). In these samples, the results about the behavior ? 0Hc1 (T), Cp(T), and VHall (T); and ETS (electronic tunneling spectroscopy) measurements in a single crystal; reveal a clear signatures of multiband superconductivity such as reported to the MgB2. Furthermore, the results show that the existence of the superconducting state ZrB2 appears to be not exclusive by V substitution, it is also observed in the sample Zr0.96Y0.04B2 whose Tc reaches 6.7 K again with signature multiband behavior. Also shown are the results of the existence of competitive magnetic behavior in samples of Zr1-xAlxB2 system, with a surprising ferromagnetic ordering. In this same scenario, it is also shown that substitution of Nb by Ni is able to raise the critical temperature of the NbB2-? compound from 3.6 K to 6.0 K. Since other borides as in Th1- xMxB12 (M = Zr, Sc, Y, Ti Hf) systems, in special conditions of synthesis and substitution the ThB12 phase (non-existent in the equilibrium conditions) can be stabilized, which is observed to Th0.97Zr0.03B12 sample with Tc close to 5.5 K and BCS superconducting behavior, but with a low of the k parameter value opening discussion for a new class of 1.5 type superconductors.

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Alfredo Gonçalves Cunha / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Desde a descoberta dos supercondutores com alta Tc, vários trabalhos têm sido efetuados sobre as diferentes propriedades destes materiais. As cerâmicas Y'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' mostraram que tem suas propriedades supercondutoras fortemente afetadas pela quantidade de oxigênio. Mais recentemente, medidas de relaxações anelásticas em 'LA IND.2'CU 'O IND. 4+'delta' mostraram que a remoção deste elemento pode ser relacionada com dois eventos. Um deles é o decréscimo na mobilidade entre dois planos adjacentes CuO e o outro, é o aumento no número de padrões de mobilidade para os octaedros CU 'O IND. 6'. Para SM'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' (SBCO), a possibilidade de uma estequiometria de oxigênio variável e sua alta mobilidade nos planos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Since the discovery of the high Tc superconductors, several works have been made about the different propoerties of these materials. Y'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' ceramic showed to have its superconducting properties strongly affected by the oxygen content. More recently, anelastic relaxation measurements in 'LA IND.2'CU 'O IND. 4+'delta', showed that the remotion of this element can be related to two events. One is the decrease in mobility between two adjacent CuO planes, and the other is the increase in the number of tilting patterns of the Cu 'O IND. 6' octahedra. For SM'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' (SBCO), the possibility of variable stoichiometry and the high mobility of oxygen in the... (Complete abstract, click electronic access below) / Mestre

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-08-15T15:38:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Vanuildo Silva de Carvalho - Fisica.pdf: 2382600 bytes, checksum: 837960b5396c4b0abf08e52288edc3bf (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-15T15:38:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Vanuildo Silva de Carvalho - Fisica.pdf: 2382600 bytes, checksum: 837960b5396c4b0abf08e52288edc3bf (MD5) Previous issue date: 2012-04-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / We study the low-energy properties of a two-band model by means of the eld-theoretical renormalization group (RG) up to two loops in order to describe some iron-based pnictide superconductors. Initially, we reproduce some known results of the RG up to one loop to show how one should proceed with the eld-theoretical RG. We then calculate the self-energy of the model and the irreducible four-point vertex functions ��(4) up to two loops. We derive the RG equations for the couplings and the quasiparticle weight of the model at this order of approximation. Following a similar procedure, we show how to determine the possible instabilities of the ground state of the model and the nature of the low-energy elementary excitations by calculating the RG ow equations up to two loops for the extended s-wave (s ) and conventional s-wave (s++) superconducting susceptibilities, charge and spin density wave susceptibilities and also the uniform charge and spin susceptibilities. The numerical analysis of these equations reveals that the couplings of the two-band model are divergent in the low-energy limit, but their ratio ows to a xed point. We obtain, by means of this analysis, that the antiferromagnetic instability is the dominant one, whereas the superconducting instability is the second most important instability. We show that the superconducting instability of s -type exceeds the s++-type when the Umklapp interaction is present and may overcome the antiferromagnetic instability for some doping value in the system. The numerical solution for the quasiparticle weight reveals that this quantity is always close to its initial value during the renormalization procedure of the model, while the uniform charge and spin susceptibilities remain nite for the energy scales where the RG approach up to two loops is valid. These results are consistent with the interpretation that the normal state of that model is, in fact, described by Landau's Fermi liquid theory with well-de ned quasiparticle excitations in the low-energy limit. / Estudamos as propriedades de baixa energia de um modelo de duas bandas por meio do grupo de renormalização (GR) de teoria de campos até dois loops para a descrição de alguns pnictídeos supercondutores baseados em ferro. Inicialmente, reproduzimos alguns resultados conhecidos do GR até um loop para mostrar como se deve proceder com o GR de teoria de campos. Calculamos, então, a auto-energia do modelo e as funções vértices irredutíveis de quatro pontos ��(4) até dois loops. Derivamos as equações do GR, nessa ordem de aproximação, para os acoplamentos e para o peso da quasipartícula do modelo. Seguindo um procedimento similar, mostramos como se determinar as possíveis instabilidades do estado fundamental do modelo e a natureza das excitações elementares de baixa energia por meio do cálculo das equações do GR até dois loops para as susceptibilidades supercondutoras do tipo onda-s estendida (s ) e onda-s convencional (s++), susceptibilidades de ondas de densidade de carga e spin e tamb em as susceptibilidades uniformes de carga e spin. A análise numérica dessas equações revela que os acoplamentos do modelo de duas bandas são divergentes no limite de baixa energia, mas a razão deles tende para um ponto fixo. Obtemos, por meio dessa análise, que a instabilidade antiferromagnética é a dominante, enquanto a instabilidade supercondutora é a segunda mais importante. Mostramos que a instabilidade supercondutora do tipo s se sobressai sobre a do tipo s++ quando a interação do tipo Umklapp está presente e, eventualmente, supera a instabilidade antiferromagnética para algum valor de dopagem no sistema. A solução numérica para o peso da quasipartícula revela que essa quantidade sempre fica próxima do seu valor inicial durante o processo de renormalização do modelo, enquanto que as susceptibilidades de carga e spin uniformes permanecem infinitas para escalas de energia onde o método do GR até dois loops é válido. Esses resultados s~ao consistentes com a interpretação de que o estado normal desse modelo é, de fato, descrito pela teoria do líquido de Fermi de Landau com excitações de quasipartículas bem definidas no limite de baixa energia.

Em trabalhos anteriores realizados em síntese e caracterização cristalográfica, a existência de uma nova fase de estequiometria Ta1-xHfxB (com x variando no intervalo entre 0,05 e 0,4) que cristaliza no protótipo FeB foi descoberta. Este ternário cristaliza num protótipo diferente do protótipo CrB aceito no binário TaB. Na verdade, essa substituição é capaz de gerar uma mudança significativa na estrutura cristalina de TaB, a qual sofre uma distorção e modifica o protótipo CrB para FeB. Além desta mudança estrutural os compostos de composição global Ta1-xHfxB apresentam supercondutividade com temperatura crítica supercondutora acima do binário TaB (Tc ~ 4,0 K). Foi observado que a supercondutividade otimizada na composição Ta0,7Hf0,3B com Tc ~ 6,7 K na qual medidas de calor específico revelam forte assinatura de manifestação multibanda neste novo composto. Motivados por esta descoberta, neste trabalho são investigadas a possiblidade desta transformação estrutural bem como o seu impacto nas propriedades supercondutoras em ligas de composição global Ta1-xZrxB, devido à similaridade eletrônica entre Zr e Hf na tabela periódica. De fato, resultados publicados a respeito da transformação cristalográfica com a substituição de Ta por Zr revelam o mesmo comportamento observado nas ligas produzidas com Hf e este trabalho revela que os compostos Ta1-xZrxB também são supercondutores. A composição com a maior temperatura crítica é Ta0,8Zr0,2Be tem uma temperatura de transição aproximadamente 7,8 K. Entretanto, esse composto tem evidencia de um supercondutor não convencional. Assim, este trabalho revela a existência de supercondutividade não convencional em ligas do sistema ternário Ta-Zr-B revelados por medidas de resistividade, magnetização e caracterização estrutural e microestrutural. / In previous works carried out in synthesis and crystallographic characterization, the existence of a new Ta1-xHfxB stoichiometry phase (with x varying in the interval between 0.05 and 0.4) that crystallizes in the FeB prototype was discovered. This ternary crystallizes in a prototype different from the prototype CrB accepted in the TaB binary. In fact, this substitution is capable of generating a significant change in the crystalline structure of TaB, which undergoes distortion and modifies the CrB prototype for FeB. In addition to this structural change, the compounds of global composition Ta1-xHfxB present superconductivity with critical superconducting temperature above the TaB Tc ~ 4.0 K. It was observed that the superconductivity optimizes at Ta0,7Hf0,3B composition with Tc ~ 6.7 K in which specific heat measurements reveal a strong multiband manifestation signature in this new compound. Based on this finding, this work investigates the possibility of this structural transformation as well as its impact on the superconducting properties of alloys of global composition Ta1-xZrxB, due to the electronic similarity between Zr and Hf in the periodic table. In fact, published results on crystallographic transformation with the substitution of Ta by Zr reveal the same behavior observed in the alloys produced with Hf and this work reveals that the Ta1-xZrxB compounds are also superconducting. The composition with the highest critical temperature is Ta0,8Zr0,2Band has a transition temperature of about 7.8K. However, this compound has evidence of an unconventional superconductor. Thus, this work reveals the existence of unconventional superconductivity in alloys of the Ta-Zr-B ternary system revealed by resistivity, magnetization and structural and microstructural characterization measurements.

O grupo de diboretos isoestruturais ao MgB2 com estrutura representada pelo protótipo AlB2 é considerado candidato à supercondutividade. Contudo, a existência do estado supercondutor é um fenômeno raro nesse grupo de materiais, de fato a grande maioria dos diboretos de metais de transição é caracterizada por um Tc menor que 0,7 K. Nesse grupo, os compostos normais HfB2, VB2, YB2 e ZrB2 exibem assinatura do comportamento paramagnético de Pauli em baixas temperaturas. Nesse trabalho é mostrado que a substituição parcial do metal (Hf e Zr) por V nas amostras M1-xVxB2, gera distorções da rede cristalina, com o surgimento de um estado supercondutor volumétrico. As medidas magnéticas, elétricas e térmicas revelam um Tc máximo atingindo 8,7 e 9,3 K para as respectivas amostras de composição Zr0,96V0,04B2 e Hf0,97V0,03B2, com valores elevados de ? 0Hc2(0) (~16 e ~21 T, respectivamente). Nessas amostras, os resultados a cerca do comportamento do ? 0Hc1 (T), do Cp(T) e da VHall (T), e medidas de ETS (electronic tunneling spectroscopy) em um monocristal, revelam a claras assinaturas da supercondutividade multibanda, tal como é reportado para o MgB2. Ainda, resultados mostram a que a existência do estado supercondutor no ZrB2 parece não ser uma exclusividade da substituição por V, já que é observada também na amostra de Zr0,96Y0,04B2, cujo Tc atinge 6,7 K novamente com assinatura de comportamento multibanda. Também são mostrados os resultados da existência dos comportamentos magnéticos competitivos nas amostras do sistema Zr1-xAlxB2, com um surpreendente ordenamento ferromagnético. Nesse mesmo cenário, também é mostrado que substituição de Nb por Ni é hábil em elevar a temperatura crítica do composto NbB2-? de 3,6 K para 6,0 K. Já em outros boretos, como nos sistemas Th1-xMxB12 (M = Zr, Sc, Y, Ti Hf) em condições especiais de síntese e substituição a fase ThB12 (inexistente no equilíbrio) pode ser estabilizada, onde se observa para amostra Th0,97Zr0,03B12 um Tc próximo a 5,5 K e comportamento supercondutor BCS, porém com um baixo valor do parâmetro k o que abre discussão para uma classe nova de supercondutores do tipo 1,5. / The diborides group isostructural to MgB2 represented by AlB2 prototype structure are considered important candidates for superconductivity. However, the existence of the superconducting state is a rare phenomenon in this group of materials, indeed the majority of transition metal diborides are characterized by a Tc lower than 0.7 K. In this group, the normal compounds HfB2, VB2, YB2, and ZrB2 exhibit signature Pauli paramagnetic behavior at low temperatures. In this work it is shown that the metal partial substitution (Hf and Zr) by V in M1-xVxB2 samples generates distortions of the crystal lattice, with the emergence of a bulk superconducting state. The magnetic, electric and thermal measurements reveal a maximum Tc reaching 8.7 and 9.3 K for the respective samples Zr0.96V0.04B2 and Hf0.97V0.03B2 composition with high values of ? 0Hc2(0) (~ 16 and ~ 21 T, respectively). In these samples, the results about the behavior ? 0Hc1 (T), Cp(T), and VHall (T); and ETS (electronic tunneling spectroscopy) measurements in a single crystal; reveal a clear signatures of multiband superconductivity such as reported to the MgB2. Furthermore, the results show that the existence of the superconducting state ZrB2 appears to be not exclusive by V substitution, it is also observed in the sample Zr0.96Y0.04B2 whose Tc reaches 6.7 K again with signature multiband behavior. Also shown are the results of the existence of competitive magnetic behavior in samples of Zr1-xAlxB2 system, with a surprising ferromagnetic ordering. In this same scenario, it is also shown that substitution of Nb by Ni is able to raise the critical temperature of the NbB2-? compound from 3.6 K to 6.0 K. Since other borides as in Th1- xMxB12 (M = Zr, Sc, Y, Ti Hf) systems, in special conditions of synthesis and substitution the ThB12 phase (non-existent in the equilibrium conditions) can be stabilized, which is observed to Th0.97Zr0.03B12 sample with Tc close to 5.5 K and BCS superconducting behavior, but with a low of the k parameter value opening discussion for a new class of 1.5 type superconductors.

Neste trabalho será apresentado um estudo sobre a investigação de supercondutividade em carbetos, que cristalizam numa estrutura hexagonal, pertencente ao grupo espacial P63/mmc, que são isomorfos com o composto Cr2AlC, também chamadas de fases Nowotny. A representação estequiométrica mais comum destas fases é M2AX, onde M são metais de transição, A são elementos do grupo IIIA e IVA da tabela periódica e X pode ser C ou N. Serão mostrados estudos referentes aos sistemas: Ti-In-C, Ti-In-N, Nb-Sn-C, Nb-In-C, Ti-Ge-C e Nb-Ge-C. Os resultados referentes a todos os sistemas analisados neste trabalho revelam que as fases do sistema M2AX são supercondutoras, cuja temperatura crítica depende basicamente do elemento não metálico. Os resultados que serão apresentados neste trabalho, sugerem que a supercondutividade neste sistema ocorre na camada onde estão quimicamente ligados os átomos MX. Este fato também sugere que o sistema seja anisotrópico e quase bidimensional, tal como sugerido por cálculos de estrutura de bandas. Outro fato surpreendente é a existência de supercondutividade de uma nova fase de estequiometria Nb2GeC, que cristaliza na mesma estrutura protótipo Cr2AlC. A análise cuidadosa do sistema Nb-Ge-C, demonstra que outra fase intersticial também é supercondutora, com temperatura de transição relativamente alta (Tc ~ 15,3 K), cuja estequiometria é Nb5Ge3Cx, Entretanto, a estrutura protótipo é diferente das fases Nowotny Cr2AlC e cristalizam no protótipo Mn5Si3 que também é considerada uma fase Nowotny. Não somente a introdução de carbono no sistema protótipo Mn5Si3 apresenta supercondutividade, como também à introdução de boro, como átomo intersticial, é capaz de gerar supercondutividade neste composto. Finalmente, os resultados apresentados neste trabalho demonstram claramente a existência de uma nova classe de materiais supercondutores de estrutura hexagonal, que cristalizam numa estrutura protótipo Cr2AlC e uma possível nova família de intersticiais que cristalizam numa estrutura protótipo Mn5Si3. / In this work a study about the investigation of carbide superconductors is shown. These compounds are reported to be hexagonal with space group P63/mmc which are isomorphs to the Cr2AlC compound so called Nowotny phases. These materials have common chemical formula M2AX where M is a transition metal, A an A-group element, and X is C and/or N. In this work the Ti-In-C, Ti-In-N, Nb-Sn-C, Nb-In-C, Ti-Ge-C and Nb-Ge-C systems are investigated. The results concerning all systems show that M2AX phase are superconductors and the superconducting critical temperature depends on the transition metal element. The results suggest that the superconductivity occurs in the layers where MX atoms are chemically bonded. This fact suggests anisotropy in these systems which are in agreement with band structure calculations. It will be also shown the discovery of a new phase belonging to the M2AX family with Nb2GeC composition which crystallizes in the Cr2AlC prototype. Careful analyses of the Nb-Ge-C system also show the discovery of a new superconductor of Nb5Ge3Cx composition as an interstitial carbide compound. The temperature dependence for both electrical resistivity and diamagnetism data demonstrated bulk type II superconductivity below 15.3 K. These phases crystallize in the Mn5Si3 prototype which are also called Nowotny phases. On the other hand the boron substitution is also able to induce superconducting behavior. Finally, the results reported in this work show clearly a new superconducting family with hexagonal structure, which crystallizes in the Cr2AlC prototype and a possible new interstitial family which crystallizes in the Mn5Si3 prototype.

O titanato de estrôncio é um dielétrico com elevada energia de gap entre a banda de va-lência e a banda de condução, porém quando alguns íons de oxigênio são removidos de sua estrutura cristalina, o composto se torna um semicondutor dopado do tipo n com um regime de ionização de impurezas diferente dos outros semicondutores convencionais. Além disto, o composto exibe uma supercondutividade anômala que diverge da teoria BCS no que diz respeito às interações elétron-fônon. Na medida em que o oxigênio é removido do cristal, a resistividade elétrica diminui no composto, sendo assim, este trabalho tem o objetivo de estudar a evolução do tratamento térmico que transforma o estado isolante em um semicondutor através de medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento de desoxigenação de monocristais de titanatos de estrôncio crescidos pelo método Floating zone. Com o interesse de estudar as propriedades físicas do sistema Sr1-xCaxTiO3, amostras com diferentes teores de cálcio na faixa entre x = 0 e x = 0,05 foram preparadas e caracteriza-das por difratometria de raios X e medidas de calor específico. A cinética de desoxigena-ção é descrita por modelos matemáticos ajustados sobre pontos experimentais adquiridos nas medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento térmico. Foi observado que a cinética de desoxigenação é de primeira ordem com energia de ativação de 1,4±0,1 eV, que concorda com os dados previamente reportados na literatura. / Strontium titanate is a dielectric material with large energy gap between valence and con-duction bands. However, when some oxygen ions are removed from the crystal structure it becomes n-type semiconductor with an impurity ionization regime which differs from conventional semiconductors. Furthermore, this compound exhibits non-conventional su-perconductivity which can not be described by electron-phonon interaction predicted by BCS theory. When oxygen gets out from the sample electrical resistivity decreases. The goal of this work is study the deoxygenation kinetics during annealing which turns an insulator into a semiconductor using in situ electrical resistivity measurements during the thermal an-nealing of titanate single crystals grown by Floating zone Method. In order to study physical properties of Sr1-xCaxTiO3 system, samples with different cal-cium contents between x = 0 and 0.05 were prepared and characterized by X-ray difratom-etry and heat capacity. Deoxygenation kinetics were analyzed by models with fits the experimental data acquired at in situ electrical resistivity measurements. It was observed that deoxygenation kinetics is of first order with energy activation of 1,4±0,1 eV The estimated value for activation energy agrees with previously reported data.

Neste trabalho descrevemos a concepção e o desenvolvimento de uma página na Internet sobre o tema da supercondutividade, bem como o uso e avaliação da página como instrumento de ensino em uma turma de terceiro ano do Ensino Médio do Colégio Frederico Jorge Logemann em Horizontina/RS. Para esse desenvolvimento, foram necessários alguns recursos de hipermídia e a página representa o produto educacional da dissertação. A implementação do tema deu-se à luz de epistemologias contemporâneas que problematizam visões ingênuas sobre a natureza da ciência. Para tanto, destacam-se as epistemologias de Popper (1993), Kuhn (1978), Lakatos (1989) e Laudan (1977) devido à sua relevância no ensino de física, com ênfase na principal convergência existente entre essas visões de ciência: a oposição ao empirismo-indutivismo. Como referencial teórico psicológico, utilizamos a psicologia sócio-histórica de Vygotsky para uma maior compreensão do processo ensino-aprendizagem envolvido no presente projeto. Avaliamos a implementação do projeto a partir de instrumentos que tornaram evidentes a aprendizagem significativa dos alunos sobre o tema. A metodologia utilizada durante as aulas, em que o assunto foi abordado, foi basicamente pautada na utilização da página desenvolvida para essa finalidade, bem como na realização de atividades experimentais, por parte dos alunos, para que pudessem visualizar a parte prática envolvida na montagem do experimento e os resultados encontrados. A partir das animações disponíveis no material didático, a idéia foi promover compreensão do fenômeno e suas conseqüências. A página elaborada e fundamentada em epistemologias contemporâneas mostrou-se um material didático capaz de envolver o estudante em discussões relevantes sobre as propriedades dos materiais supercondutores, suas aplicações, bem como sobre o aspecto epistemológico abordado, percebidos através das opiniões emitidas pelos alunos durante as aulas, pelo interesse demonstrado no decorrer do processo e pelo seu desempenho em testes de conhecimento. / In this work we describe the conception and development of a webpage about superconductivity, as well as its implementation in a third high school grade of Frederico Jorge Logemann school., in Horizontina/RS. In order to make this development were needed some hypermedia resources and the webpage represents the educational product of this dissertation. The implementation of the theme is the result of contemporary epistemologies that question naive views about the nature of science. Thus, we consider the epistemologies of Popper (1993), Kuhn (1978), Lakatos (1978) and Laudan (1977) because of their relevance in Physics teachings, emphasizing the principal convergence that exists among these theories: the opposition to the empiricism-inductive theory. As a theoretical psychological framework, we used the social-historical psychology of Vygotsky to a better comprehension of the learning-teaching process involved in this work. We have evaluated the implementation of the project from instruments that make evident the students’ meaningful learning about the theme. The metodology used during the classes, which approached the subject, was based, basically, on the utilization of the webpage developed to this end, as well as on the achievement of experimental activities, by the students, in order to see the practical part involved in the experiment assembling and the results that were found in it. From the animations that were available in the didactic materials, the idea was to promote the comprehension of the phenomenon and its consequences. The webpage that was made and based on the contemporary epistemologies appeared unveiled a didactic material that is able to involve the student in relevant discussions about the properties of the superconductor materials, their applications, as well as about the epistemological aspect that was approached, all this data was realized throw the students’ oppinion during the classes, by their interest showed during the process and by their performance in knowledge tests.

O titanato de estrôncio é um dielétrico com elevada energia de gap entre a banda de va-lência e a banda de condução, porém quando alguns íons de oxigênio são removidos de sua estrutura cristalina, o composto se torna um semicondutor dopado do tipo n com um regime de ionização de impurezas diferente dos outros semicondutores convencionais. Além disto, o composto exibe uma supercondutividade anômala que diverge da teoria BCS no que diz respeito às interações elétron-fônon. Na medida em que o oxigênio é removido do cristal, a resistividade elétrica diminui no composto, sendo assim, este trabalho tem o objetivo de estudar a evolução do tratamento térmico que transforma o estado isolante em um semicondutor através de medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento de desoxigenação de monocristais de titanatos de estrôncio crescidos pelo método Floating zone. Com o interesse de estudar as propriedades físicas do sistema Sr1-xCaxTiO3, amostras com diferentes teores de cálcio na faixa entre x = 0 e x = 0,05 foram preparadas e caracteriza-das por difratometria de raios X e medidas de calor específico. A cinética de desoxigena-ção é descrita por modelos matemáticos ajustados sobre pontos experimentais adquiridos nas medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento térmico. Foi observado que a cinética de desoxigenação é de primeira ordem com energia de ativação de 1,4±0,1 eV, que concorda com os dados previamente reportados na literatura. / Strontium titanate is a dielectric material with large energy gap between valence and con-duction bands. However, when some oxygen ions are removed from the crystal structure it becomes n-type semiconductor with an impurity ionization regime which differs from conventional semiconductors. Furthermore, this compound exhibits non-conventional su-perconductivity which can not be described by electron-phonon interaction predicted by BCS theory. When oxygen gets out from the sample electrical resistivity decreases. The goal of this work is study the deoxygenation kinetics during annealing which turns an insulator into a semiconductor using in situ electrical resistivity measurements during the thermal an-nealing of titanate single crystals grown by Floating zone Method. In order to study physical properties of Sr1-xCaxTiO3 system, samples with different cal-cium contents between x = 0 and 0.05 were prepared and characterized by X-ray difratom-etry and heat capacity. Deoxygenation kinetics were analyzed by models with fits the experimental data acquired at in situ electrical resistivity measurements. It was observed that deoxygenation kinetics is of first order with energy activation of 1,4±0,1 eV The estimated value for activation energy agrees with previously reported data.