Os compostos intermetálicos do tipo R IND. 6 Fe IND. 14-X Al IND. X (R = Nd, La) são antiferromagnéticos e apresentam uma transição do tipo metamagnética em campos da ordem de 2-3 Tesla. Com objetivo de caracterizar suas propriedades magnéticas, amostras policristalinas forma investigadas via medidas de magnetização, magneto-resistência, magnetostricção e difração de nêutrons. As amostras foram preparadas por meio de forno a arco e submetidas a tratamentos térmicos de 750 GRAUSC por 4 semanas. A estrutura cristalina foi identificada como sendo tetragonal do tipo La IND. 6 Co IND. 11 GA IND. 3 (grupo especial 14/mcm). Em contraste com os compostos baseados em La, as amostras de Nd apresentaram uma grande histerese magnética e um efeito dependente da história magnética na região de T<30 K, e um ordenamento dos momentos magnéticos de Nd a 70 K. As T IND. N foram determinadas por meio de medidas de suscetibilidade magnética e se encontram na região de 150-310 K e 100-230 K para os compostos de Nd e La, respectivamente. A transição metamagnética foi observada em todas as amostras analisadas, e foi observada uma variação de 3-5% da resistência elétrica no momento da transição, sugerindo uma estrutura magnética em forma de camadas magnéticas. Infelizmente através das medidas de difração de nêutrons, não foi possível determinar a estrutura magnética das amostras. Entretanto, no composto Nd IND. 6 Fe IND. 10 Al IND. 4, essas medidas nos indicaram uma mudança da estrutura espacial por meio da alteração do grupo espacial do 14/mcm para P42/mcm na região de temperatura de 70 K, onde foi observado um pico bastante saliente em nossas medidas de suscetibilidade. Por meio de medidas de espectroscopia Mössbauer não foi observado nenhum comportamento anômalo nos parâmetros hiperfinos do Fe, indicando ser esta um fenômeno isolado dos momentos do Nd. ) Um outro resultado obtido por difração de nêutrons foi a presença de uma reflexão magnética (001) que cresce na região abaixo de 30 K, indicando a existência de uma componente dos spins paralela ao plano basal. Nenhuma anomalia magnética foi observada nas amostras de La. Esse crescimento do pico (001) sugere uma tendência dos momentos do Nd a se alinharem na direção do plano basal, podendo ser esta a explicação para o efeito de irreversibilidade observado nesta região de temperatura / Rare earth-based intermetallic compounds R IND.6Fe IND.14-xAl IND.x with R=(Nd, La) are antiferromagnetic and undergo a metamagnetic transition at 2~3 T applied fields. In order to further characterize their magnetic behavior, polycrystalline samples were investigated with magnetometry, magneto resistance, magnetostriction and neutron diffraction. Samples have been prepared by arc melting under argon and annealed at 750°C for four weeks. The crystal structure is tetragonal of La IND.6Co IND.11Ga IND.3-type (space group 14/mcm). In contrast to La-based compounds, Nd IND.6Fe IND.14-xAl IND.x exhibits a large transition hysteresis and magnetic history effects at T<30 K, and antiferromagnetic ordering of Nd moments at 70 K. The T IND.N was determined by magnetic susceptibility measurements in the 150-310 K and 100-230 K range for the Nd and La compounds, respectively. The metamagnetic transition was observed for all samples and a ~3-5% resistivity drop was found to occur concomitantly, suggesting a magnetic multilayer-like structure. Unfortunately the magnetic structure of this compound could not be determined in this work by neutron diffraction. However, neutron diffraction measurements in the Nd IND.6Fe IND.10Al IND.4 compound revealed a change of space group from 14/mcm to P4 IND.2/mcm at 70 K, where the magnetic susceptibility exhibits a sharp peak. Mossbauer spectroscopy measured in the 4.2-100 K range has shown no evidence of Fe spin rotation, suggesting an isolated Nd phenomenon. Another result from neutron diffraction measurements was the presence of a magnetic (001) reflection that grows below 30 K, indicating the development of a spin component parallel to the basal plane. No such effect was observed with La-based samples. This increase is likely to be due to a canting of Nd moments towards the basal plane. The coincidence of this effect with the onset temperature for irreversible behavior in magnetic measurements is consistent with this interpretation.

O presente estudo apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades de magnetotransporte nos compostos Ba(Fe1−xMnx)2As2 com x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % de Mn. Este sistemas apresentam ordem antiferromagnética do tipo onda de densidade de spin (Spin Density Wave - SDW). Em baixas concentrações de Mn, a transição magnética é acompanhada de uma transição estrutural do estado tetragonal e paramagnético de alta temperatura para um estado ortorrômbico e magneticamente ordenado de baixas temperaturas. Os resultados de magnetorresistência mostram efeitos de condução por duas bandas (elétrons e lacunas). Observa-se também efeitos do mecanismo de supressão da desordem de spin induzida pelo campo magnético aplicado. As medidas de resistividade Hall mostram que a contribuição Hall anômala está presente e domina em todo o regime magneticamente ordenado. O mecanismo de espalhamento por impurezas magnéticas, skew-scattering, é o principal responsável pela contribuição anômala ao efeito Hall. Outro objeto de estudo desta Tese é a família de compostos RCo12B6 (R = Y, Gd e Ho). O ordenamento magnético observado nestes compostos depende do átomo de terra rara presente. No composto YCo12B6 ocorre uma ordem do tipo ferromagnética (TC ≈ 148 K). Entretanto, os compostos GdCo12B6 e HoCo12B6 apresentam um estado do tipo ferrimagnético (TC ≈ 160 K e 144 K, respectivamente), com uma temperatura de compensação em torno de 50 K. Resultados de magnetização, calor específico, efeito magnetocalórico, resistividade, magnetorresistência e efeito Hall são apresentados e discutidos. Os resultados de resistividade e magnetorresistência indicam que a condução elétrica é polarizada em spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. Nas medidas de efeito Hall evidenciou-se a presença de bandas de elétrons e lacunas. O mecanismo de skew-scattering é a contribuição mais importante ao termo anômalo da resistividade Hall destes sistemas. Contudo, uma segunda contribuição ao efeito Hall anômalo deve ser considerada. Essa contribuição é relacionada ao efeito de quiralidade originada por canting na sub-rede de Co. Indícios da presença de frustração também são percebidos nos resultados de magnetização, magnetorresistência, efeito magnetocalórico e impedância elétrica. Neste último, também se observa o efeito Hopking nas vizinhanças da temperatura de ordem magnética. / This work presents an experimental investigation on the magnetotransport properties of the compounds Ba(Fe1−xMnx)2As2, with x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % Mn. These compounds exhibit Spin DensityWave (SDW) antiferromagnetic ordering. In low Mn concentration, a structural transition from a high-temperature paramagnetic and tetragonal phase to a low-temperature antiferromagnetic and orthorhombic phase is observed. The magnetoresistance results show contributions from the conduction by two bands (electrons and holes) and from the suppression of spin disorder induced by the applied magnetic field. Hall resistivity measurements shows that the anomalous contribution is dominant in the magnetically ordered phase. The asymmetric scattering mechanism by magnetic impurities, known as skew scattering, is responsible for the anomalous contribution to the Hall effect in the Ba(Fe1−xMnx)2As2 system. Magnetotransport studies, as well as magnetization, specific heat and magnetocaloric effect experiments were performed in the compounds RCo12B6 (R = Y, Gd and Ho). The magnetic ordering observed in these systems depends on the rare-earth atom. In the compound YCo12B6, a ferromagnetic type ordering is observed (TC ≈ 148 K). The compounds GdCo12B6 and HoCo12B6 show a magnetic order of ferrimagnetic type (TC ≈ 160 K e 144 K, respectively), with a compensation temperature around 50 K. The resistivity and magnetoresistance results indicate that the current is spin polarized. Hall resistivity measurements are consistent with two-band conduction (electrons and holes). The skew scattering mechanism is the most relevant contribution to the anomalous Hall resistivity in these compounds. However, a second anomalous contribution to the anomalous Hall effect must be considered. This term is due to canting of the Co moments that originates a chiral mechanism. Evidences of frustration are also present in the results of magnetization, magnetoresistance, magnetocaloric effect and electrical impedance. In the last, one also observes the occurrence of the Hopkinson effect around TC.

Orientador: Pascoal José Giglio Pagliuso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T15:46:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriano_Cris_D.pdf: 6784336 bytes, checksum: d7c200af40255398764228130bc8b93d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho apresenta estudos sistemáticos das propriedades magnéticas dos compostos Ce2MIn8 (M = Rh, Ir) dopados com Cd, Sn e Ga no sítio cristalográfico do In. Foram utilizadas as técnicas de medidas macroscópicas de susceptibilidade magnética, calor específico e resistividade elétrica, além de medidas de caracterização estrutural pelo método de difração de pó de raios-x e medidas microscópicas da determinação da estrutura magnética usando a técnica de espalhamento magnético de raios-x e nêutrons para os compostos dopados com Cd. Os compostos Ce2MIn8 (chamados de 218) são tetragonais (grupo espacial P4/mmm) e são a versão bi-camada da família de férmions pesados supercondutores Cem MnIn3m+2n(M = Co, Rh, Ir; m = 1,2; n = 0,1), na qual os compostos do tipo CeMIn5 (chamados de 115) foram muito estudados por apresentarem uma variedade de propriedades físicas interessantes, tais como efeito Kondo, supercondutividade não convencional, ordenamento magnético, comportamento non-Fermi-Liquid, e ocorrência de pontos críticos quânticos. Mais interessante ainda é o fato de que estas propriedades podem ser controladas por dopagem, pressão externa e/ou campo magnético gerando diagramas de fases bastante interessantes. O objetivo de se estudar os parentes Ce2MIn8 é entender o papel da dimensionalidade nas propriedades físicas destes compostos e comparar os resultados encontrados com aqueles observados para os 115. Foram construídos os diagramas de fase inéditos para as séries de Ce2RhIn8-xCdx, Ce2IrIn8-xCdx, C e2Rh0.5Ir0.5In8-xC dx, Ce2RhIn8-xSnx e Ce2RhIn8-xGax a partir de dados obtidos utilizando as técnicas mencionadas acima. Foi visto que a dopagem de Cd nos compostos Ce2MIn8 favorece o AFM através do aumento da TN em função da concentração de Cd. Os resultados sugerem que o Cd está agindo de modo a diminuir a densidade de carga local e isso está favorecendo o ordenamento magnético. Porém, resultados da variação da temperatura do máximo da resistividade elétrica em função da concentração de Cd, sugerem que efeitos de campo cristalino também estão presentes nestes compostos. A estrutura magnética dos compostos de Ce2RhIn8-xCdx e C e2IrIn8-xCdx dopados com x = 2.6 % de Cd foram estudados em baixas-T e encontrou-se um vetor de propagação do tipo (½ ½ 0) consistente com ordenamento AFM abaixo de TN. Verificou-se que a orientação do momento magnético tende a ir na direção do plano-ab com dopagem de Cd nestes compostos. A substituição de In por Sn nos compostos de Ce2MIn8 mostrou que esta dopagem está desfavorecendo o ordenamento magnético através da diminuição do valor da TN em função da concentração de Sn. Os resultados sugerem que o Sn está favorecendo o efeito Kondo e que efeitos de campo cristalino são menos observáveis nos compostos dopados com Sn. Foi visto que a dopagem com Ga no sítio do In igualmente diminui a temperatura de ordenamento magnético e favorece o efeito Kondo. Porém, os resultados sugerem que efeitos de campo cristalino estão presentes pela variação não usual da temperatura do máximo das curvas de resistividade elétrica em função da dopagem com Ga. Neste trabalho também são apresentados estudos da evolução do magnetismo dos elétrons 4f, em compostos relacionados que não são férmions pesados para R2CoGa8, para R = Gd, Tb, Dy, Ho, Er e Tm. Nestes compostos podemos observar a evolução do magnetismo e dos efeitos de campo cristalino sem a presença do efeito Kondo / Abstract: This thesis describes the investigation of the physical properties of the (Cd, Sn, Ga)-doped Ce2MIn8 (M = Rh, Ir) intermetallic compounds. Temperature dependent magnetic susceptibility, heat capacity and electrical resistivity measurements were performed to characterize the macroscopic properties of the synthesized compounds. X-ray powder diffraction were used to determine their phase purity and crystal structure and X-ray and neutron magnetic scattering techniques were used to study the microscopic magnetic structure in low temperature. The Ce2MIn8 (M = Rh, Ir) compounds belong to the family of the heavy-fermions Ce-based compounds CenMIn3n+2 (M = Co, Rh, Ir; n = 1, 2), where the occurrence of unconventional superconductivity (USC) in many of its members has been motivating intense work in past few years. In particular these compounds present a wide range of interesting properties as Kondo effect, USC, magnetism, non Fermi liquid and Fermi liquid behavior and the occurrence of quantum critical points. Particularly interesting is the tunability of their ground state by pressure and chemical doping that revealed very interesting and rich phase diagrams with properties that are unprecedented for this class of compounds. Indeed the study of the 218 parent compounds is a great opportunity to further study the relationship between magnetism, USC and crystal structure in this family. We report in this work five unpublished phase diagrams of this family: Ce2RhIn8-xCdx, Ce2IrIn8-xCdx, Ce2Rh0.5Ir0.5 In8-xCdx, Ce2RhIn8-xSnx e Ce2RhIn8-xGax. Our results revealed that Cd-doping Ce2MIn8 enhances the antiferromagnetic ordering temperature as a function of the Cd concentration. The results suggest that the Cd-doping in these compounds is inducing an electronic tuning by locally decreasing the Ce 3+ density of states and this is favoring the AFM ordering according com a Doniach-like scenario. However the evolution of the maximum in the resistivity as a function of the Cd concentration and the small variation of the magnetic moment orientation of the doped compounds suggest that Cd-doping is also changing the crystal field (CEF) parameters in these compounds. The magnetic structure studied by X-ray and neutron magnetic scattering showed the Cd-doped samples present just below TN a commensurate antiferromagnetic structure with a propagation vector (½ ½ 0). The magnetic structure determination indicates that the magnetic moment orientation of the Cd doped samples tend going to the ab-plane. The Sn chemical substitution in Ce2MI n8 (M = Rh, Ir) showed Sn-doping is decreasing the magnetic order by favoring the Kondo effect. This is the opposite of the Cd-doping effect because Sn is now increasing the local density of states of the Ce3+ions. As Sn-doping drives 4f to a more itinerant character the CEF effect are less important for this compounds. On the other hand, the Ga-doped Ce2RhI n8 similarly show a decreasing of the magnetic order due to the enhancement of the Kondo effect by chemical pressure. However the unexpected evolution of the maximum in the resistivity as a function of the Ga suggests in this dopant is changing the crystal field is still an important effect in this compound. Finally we present the 4f magnetism evolution studies on the series of the Ga-based R2CoGa8 for R = Gd ¿ Tm compounds, where one can follow the evolution of the magnetism and the CEF parameters without the presence of the Kondo effect / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T20:42:39Z No. of bitstreams: 1 MayanneSilva.pdf: 14921508 bytes, checksum: f23bae019911ebcb5c64e47d629239c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T20:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MayanneSilva.pdf: 14921508 bytes, checksum: f23bae019911ebcb5c64e47d629239c8 (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Here we report the structural, magnetic and magnetocaloric properties of DyMX (M = Cu and Pt; X = Si and Ge) and R2CuSi3 (R = Eu, Nd and Dy) intermetallic compounds. Polycrystalline samples were synthesized by arc melting under argon atmosphere. X-ray diffraction (XRD) analysis by Rietveld method confirm the desired crystallographic phase for all studied samples. Magnetization data show antiferromagnetic ordering around 12.8 K, 4.36 K, 8.7 K and 8.8 K for DyCuSi, DyCuGe, DyPtSi and DyPtGe, respectively. External applied magnetic field induces metamagnetic phase transitions in these compounds. However, the values of magnetic moment in T = 2 K and H = 5T () were lower than the respective values of the R ion effective magnetic moment, indicating that not all magnetic moments are oriented to the external applied field, in H = 5T. Eu2CuSi3 compound presented two ferromagnetic transitions at ܶ = 39.5 K and ܶ = 30 K for H ≤ 0.2 T. On the other hand, Nd2CuSi3 end Dy2CuSi3 magnetization data present characteristic of spin glass behavior in low temperatures (T ≤ 5.6 K for R = Nd e T ≤ 9.5 K for R = Dy) and low magnetic field (H < 0.2 T). When the external magnetic field increase, the magnetization increase faster and show saturation tendency in H = 5 T which indicate ferromagnetic interaction. Our results show a significant magnetocaloric effect (MCE) for all studied samples, which was characterized by a broad peak in the entropy variation change curves ሺȂ οܵ௠ሻ associated with the magnetic transition. The maximum MCE was obtained for DyCuSi compound ( = 23.7 J/kg.K and ܴܥ = ܲ421.5 J/kg), which indicate that this compound belongs to the class of magnetic materials with giant magnetocaloric effect. Large MCE was obtained for DyCuGe, Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 ( values ranging from 11.4 to 14.8 J/kg K). While conventional MCE was observed for DyPtGe, DyPtGe and Eu2CuSi3 compound values ranging from 8.1 to 11.2 J/kg.K). The obtained results, indicate that the DyMX and R2CuSi3 studied compound present interesting characteristics for application as refrigerant material in cryogenic temperatures. / Nesse trabalho estudou-se as propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas de compostos intermetálicos das famílias DyMX (M = Cu e Pt; X = Si e Ge) e R2CuSi3 (R = Eu, Nd e Dy) visando avaliar a potencialidade destes para aplicação na refrigeração magnética. As amostras foram sintetizadas por fusão em forno à arco voltaico, sob atmosfera de argônio. Medidas de difração de raios-X e a análise dos difratogramas com o método Rietveld mostraram que as amostras sintetizadas apresentaram a fase cristalográfica desejada. As medidas de magnetização mostraram que os compostos da série DyMX apresentam ordenamento antiferromagnético em torno de 12,8 K, 4,36 K, 8,7 K e 8,8 K para DyCuSi, DyCuGe, DyPtSi e DyPtGe, respectivamente. A aplicação de campo magnético externo induz transições metamagnéticas nesses materiais abaixo de . Porém, os valores do momento magnético em T= 2 K e H= 5 T foram menores que os respectivos valores do momento efetivo do íon magnético trivalente na matriz metálica, indicando que nem todos os spins estão orientados com o campo aplicado. Já dentre os compostos R2CuSi3, o Eu2CuSi3 apresentou duas transições ferromagnéticas = 39,5 K e = 30 K. Enquanto que Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 apresentaram comportamento típico de spin-glass, em baixas temperaturas (T≤ 5,6 K para R= Nd e T= 9,5 K para R= Dy) e baixos campos magnéticos (H< 0,1 T). Com o aumento do campo externo aplicado a magnetização aumenta rapidamente e mostra tendência de saturação em H= 5 T, indicando interação ferromagnética. Os resultados mostram que o efeito magnetocalórico (EMC) dos compostos estudados apresenta valores expressivos, tendo sido caracterizado por um pico alargado nas curvas de variação isotérmica da entropia associado com a transição magnética dos respectivos compostos. O máximo EMC obtido foi o do DyCuSi ( = 23,7 J/kgK e = 421,5 J/kg), o que sugere que este composto pertence à classe dos materiais magnéticos com EMC gigante. Os compostos DyCuGe, Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 apresentaram EMC grande ( entre 11,4 e 14,8 J/kg.K) e os demais pertencem a classe de materiais com EMC convencional ( entre 8,1 e 11,2 J/kg.K). Os resultados obtidos para as duas séries de compostos intermetálicos estudados nesse trabalho indicam que estes apresentam características interessantes para a aplicação como material refrigerante em temperaturas criogênicas.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-05-17T12:56:09Z No. of bitstreams: 1 Emanoel Laurertan.pdf: 6139159 bytes, checksum: fd73d36355b7767418dd1da09e0e7b80 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T12:56:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emanoel Laurertan.pdf: 6139159 bytes, checksum: fd73d36355b7767418dd1da09e0e7b80 (MD5) Previous issue date: 2015-07-10 / CAPES, FAPEMA,CNPQ / Magnetic and magnetocaloric properties of RPtGa (R = Dy, Ho e Er) and HoTSi (T = Mn, Co e Cu) compound have been studied. The samples crystallographic phase was confirmed by X-ray diffraction and Rietveld refinement analysis. Magnetization analysis show that RPtGa compounds exhibit antiferromagnetic ordering, with Néel temperature (TN) around 15 K, 6,3 K and 4 K for R = Dy, Ho and Er, respectively. HoMnSi and HoCuSi compounds present antiferromagnetic ordering at TN = 15 K and 7 K, respectively, while HoCoSi shows ferromagnetic ordering around 15 K. The external magnetic field application induces metamagnetic transitions in these materials (except for HoCuSi) below TN. However, the magnetic moment at T = 2 K and H = 50 kOe is smaller than the respective effective magnetic moment values in the metallic matrix (μeff), indicating that not all spins are aligned with external applied field. A large peak in the isothermal entropy change (- SM) curves, associated with the magnetic transition, is observed for all studied compounds. Negative magnetocaloric effect (MCE) was observed for RPtGa and HoMnSi samples due to antiferromagnetic ordering. Significant values of -ΔSM and adiabatic temperature change (ΔTad) were obtained in a relatively large temperature range (~15 K) for HoPtGa compound, evidencing a table like behavior. The maximum values of -ΔSM and the relative cooling power (RCP) obtained were 20.4 J/kgK and 475.14 J/kg for HoCoSi, and 31.2 J/kgK and 592.18 J/kg for HoCuSi, respectively, at H = 50 kOe, which suggest that these compounds belongs to a magnetic materials class with giant MCE. The RPtGa maximum values of Tad obtained in this work were comparable or even bigger than the respective values reported in literature for others RTX compounds, in the same temperature range. Furthermore, the observed magnetocaloric properties such as table like behavior and giant MCE without hysteresis losses, indicate that the compounds studies in this works present interesting magnetocaloric properties for application as refrigerant material in cryogenic temperatures (T < 20 K). / Neste trabalho, apresentamos um estudo das propriedades magnéticas e magnetocalóricas dos compostos das séries RPtGa (R = Dy, Ho e Er) e HoTSi (T = Mn, Co e Cu). Medidas de difração de raios X e o refinamento Rietveld dos difratogramas comprovaram que as amostras apresentam a fase cristalográfica. Medidas de magnetização mostram que os compostos da série RPtGa apresentam ordenamento antiferromagnético com temperatura de Néel (TN) em torno de 15 K, 6,3 K e 4 K para R = Dy, Ho e Er, respectivamente. Os compostos HoMnSi e HoCuSi apresentam ordenamento antiferromagnético em TN = 15 K e 7 K, respectivamente, enquanto HoCoSi ordena-se ferromagneticamente em 15 K. A aplicação de campo magnético externo induz transições metamagnéticas nesses materiais (exceto no HoCuSi) abaixo de TN. Porém, os valores do momento magnético em T = 2 K e H = 50 kOe é menor que os respectivos valores do momento efetivo do íon magnético na matriz metálica (μeff), indicando que nem todos os spins estão orientados com o campo. Em todos os compostos estudados, observou-se um pico alargado nas curvas de variação isotérmica da entropia (- SM) associado com a transição magnética. Efeito magnetocalórico (EMC) negativo, foi observado para as amostras RPtGa e HoMnSi, devido ao ordenamento antiferromagnético. Valores significativos de -ΔSM e da variação adiabática da temperatura (ΔTad) foram obtidos em uma região relativamente ampla de temperatura (~15K), evidenciando características de um comportamento tipo “table-like” no composto HoPtGa. Os valores máximos de -ΔSM e o poder de resfriamento relativo (RCP) obtidos para HoCoSi ( = 20,4 e RCP = ) e HoCuSi ( = 31,2 J/kgK e RCP = ) em ΔH = 50 kOe, sugerem que estes compostos pertencem a classe dos materiais magnéticos com EMC gigante. Os valores máximos de ΔTad obtidos para os compostos RPtGa são comparáveis ou até maiores que os obtidos para outros compostos da família RTX reportados na literatura, no mesmo intervalo de temperatura. Além disso, as propriedades magnetocalóricas observadas, tais como EMC tipo “table-like” e EMC gigante, sem perdas por histerese, indicam que os compostos estudados neste trabalho possuem propriedades magnetocalóricas interessantes para a aplicação como material refrigerante em temperaturas criogênicas (T < 20K).

O presente estudo apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades de magnetotransporte nos compostos Ba(Fe1−xMnx)2As2 com x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % de Mn. Este sistemas apresentam ordem antiferromagnética do tipo onda de densidade de spin (Spin Density Wave - SDW). Em baixas concentrações de Mn, a transição magnética é acompanhada de uma transição estrutural do estado tetragonal e paramagnético de alta temperatura para um estado ortorrômbico e magneticamente ordenado de baixas temperaturas. Os resultados de magnetorresistência mostram efeitos de condução por duas bandas (elétrons e lacunas). Observa-se também efeitos do mecanismo de supressão da desordem de spin induzida pelo campo magnético aplicado. As medidas de resistividade Hall mostram que a contribuição Hall anômala está presente e domina em todo o regime magneticamente ordenado. O mecanismo de espalhamento por impurezas magnéticas, skew-scattering, é o principal responsável pela contribuição anômala ao efeito Hall. Outro objeto de estudo desta Tese é a família de compostos RCo12B6 (R = Y, Gd e Ho). O ordenamento magnético observado nestes compostos depende do átomo de terra rara presente. No composto YCo12B6 ocorre uma ordem do tipo ferromagnética (TC ≈ 148 K). Entretanto, os compostos GdCo12B6 e HoCo12B6 apresentam um estado do tipo ferrimagnético (TC ≈ 160 K e 144 K, respectivamente), com uma temperatura de compensação em torno de 50 K. Resultados de magnetização, calor específico, efeito magnetocalórico, resistividade, magnetorresistência e efeito Hall são apresentados e discutidos. Os resultados de resistividade e magnetorresistência indicam que a condução elétrica é polarizada em spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. Nas medidas de efeito Hall evidenciou-se a presença de bandas de elétrons e lacunas. O mecanismo de skew-scattering é a contribuição mais importante ao termo anômalo da resistividade Hall destes sistemas. Contudo, uma segunda contribuição ao efeito Hall anômalo deve ser considerada. Essa contribuição é relacionada ao efeito de quiralidade originada por canting na sub-rede de Co. Indícios da presença de frustração também são percebidos nos resultados de magnetização, magnetorresistência, efeito magnetocalórico e impedância elétrica. Neste último, também se observa o efeito Hopking nas vizinhanças da temperatura de ordem magnética. / This work presents an experimental investigation on the magnetotransport properties of the compounds Ba(Fe1−xMnx)2As2, with x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % Mn. These compounds exhibit Spin DensityWave (SDW) antiferromagnetic ordering. In low Mn concentration, a structural transition from a high-temperature paramagnetic and tetragonal phase to a low-temperature antiferromagnetic and orthorhombic phase is observed. The magnetoresistance results show contributions from the conduction by two bands (electrons and holes) and from the suppression of spin disorder induced by the applied magnetic field. Hall resistivity measurements shows that the anomalous contribution is dominant in the magnetically ordered phase. The asymmetric scattering mechanism by magnetic impurities, known as skew scattering, is responsible for the anomalous contribution to the Hall effect in the Ba(Fe1−xMnx)2As2 system. Magnetotransport studies, as well as magnetization, specific heat and magnetocaloric effect experiments were performed in the compounds RCo12B6 (R = Y, Gd and Ho). The magnetic ordering observed in these systems depends on the rare-earth atom. In the compound YCo12B6, a ferromagnetic type ordering is observed (TC ≈ 148 K). The compounds GdCo12B6 and HoCo12B6 show a magnetic order of ferrimagnetic type (TC ≈ 160 K e 144 K, respectively), with a compensation temperature around 50 K. The resistivity and magnetoresistance results indicate that the current is spin polarized. Hall resistivity measurements are consistent with two-band conduction (electrons and holes). The skew scattering mechanism is the most relevant contribution to the anomalous Hall resistivity in these compounds. However, a second anomalous contribution to the anomalous Hall effect must be considered. This term is due to canting of the Co moments that originates a chiral mechanism. Evidences of frustration are also present in the results of magnetization, magnetoresistance, magnetocaloric effect and electrical impedance. In the last, one also observes the occurrence of the Hopkinson effect around TC.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2017-09-19T04:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347971.pdf: 3785419 bytes, checksum: 94d8d6d1c661b3490423d8119710b5f9 (MD5) Previous issue date: 2016 / As reações existentes entre as ligas de solda e os terminais de componentes e placas eletrônicas possuem grande interesse industrial, fato este decorrente da ligação existente entre a confiabilidade, os materiais utilizados e processos de montagem de placas eletrônicas. Dentro desse contexto, o uso de diferentes ligas de solda e metalizações está sendo amplamente estudado em decorrência de diretivas ambientais que visam banir o uso do chumbo, o qual era muito utilizado pela indústria de montagem de placas eletrônicas. Porém, a utilização desses novos materiais necessita de adequações das janelas de processos adotadas, no intuito de adequá-las para obtenção de uma junta de solda com boas propriedades e que atendam aos requisitos necessários à aplicação. Tendo em vista este conjunto de questões, neste trabalho foram avaliadas duas ligas de solda comerciais, 63%Sn-37%Pb e Sn-0.3%Ag-0.7%Cu-0.1%Bi (SACX0307) e duas metalizações utilizadas em componentes eletrônicos do tipo THT (Through Hole Technology), cobre e níquel, adotando como base o processo de soldagem por onda seletiva e seus parâmetros controláveis tempo de contato entre a solda fundida e o terminal do componente e a temperatura do processo. A processabilidade, a qual foi avaliada em termos do ângulo de molhamento, apresentou melhores resultados para a combinação: liga SnPb, metalização de cobre e na maior temperatura avaliada, 300°C. Estes resultados foram utilizados para inferir, através da equação de Young, que a tensão superficial da liga SnPb apresentou menores valores que a SACX0307 e também que o cobre possui menor tensão de superfície que o níquel nas condições avaliadas. As análises de microscopia revelaram que os filamentos de níquel, utilizados para simular terminais de componentes, não sofreram molhamento completo na área exposta à solda, influenciando na homogeneidade e na altura máxima de molhamento. Já para o filamento de cobre não foi observado este comportamento, sendo possível estabelecer uma otimização de parâmetros para a aplicação de ambas as ligas no processo de montagem de placas eletrônicas. No tocante as reações envolvendo as ligas de solda e as metalizações, os resultados de análise química na interface dos materiais revelaram a formação dos compostos Ni3Sn4 e Cu6Sn5, sendo mais pronunciada em altas temperaturas e maiores tempos de contato, já que a reação está diretamente ligada à dissolução da metalização conforme avaliado. / Abstract: The reaction between solder alloys and printed circuit boards (PCB) and component leads have great industrial interest due to the relation between reliability, materials and the assembly processes. In this context, the use of different solder alloys and lead metallization are being widely studied in virtue of environmental policies that aim to ban the use of lead element, which was widely used for PCI assembly industries. However, the use of these new materials require adjustments of the adopted processes windows in order to adapt them to obtain a solder joint and good properties that meet the requirements necessary for the application. Given this issues, in this study were evaluated two commercial soldering alloys, 63%Sn-37%Pb e Sn-0.3%Ag-0.7%Cu-0.1%Bi (SACX0307) and two metallizations used in THT (Through Hole Technology) components lead, copper and nickel. This study will take as a basis the selective wave soldering process and its controllable parameters - contact time between the molten solder and the component lead and the process temperature. The solderability, which was evaluated in terms of the wetting angle, showed the best results for the combination: SnPb alloy, copper metallization and the higher temperature tested, 300°C. These results were used to infer by Young's equation, that the surface tension of SnPb alloy showed lower values than SACX0307 and also that copper has lower surface tension than nickel under the evaluated conditions. The microscopy analysis revealed that the nickel filaments, used to simulate component leaded, not suffer complete wetting during the soldering process, influencing the homogeneity. As for the copper filament, this behavior was not observed and an optimization is possible to establish parameters to be used for both alloys in the soldering process. Regarding the reactions involving solder alloys and metallizations, the results of chemical analysis on the interface revealed the formation of Ni3 Sn4 and Cu6Sn5 compounds, being more pronounced at higher temperatures and longer dwell times, since the reaction is directly linked to the dissolution of metallization as assessed.

O presente estudo apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades de magnetotransporte nos compostos Ba(Fe1−xMnx)2As2 com x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % de Mn. Este sistemas apresentam ordem antiferromagnética do tipo onda de densidade de spin (Spin Density Wave - SDW). Em baixas concentrações de Mn, a transição magnética é acompanhada de uma transição estrutural do estado tetragonal e paramagnético de alta temperatura para um estado ortorrômbico e magneticamente ordenado de baixas temperaturas. Os resultados de magnetorresistência mostram efeitos de condução por duas bandas (elétrons e lacunas). Observa-se também efeitos do mecanismo de supressão da desordem de spin induzida pelo campo magnético aplicado. As medidas de resistividade Hall mostram que a contribuição Hall anômala está presente e domina em todo o regime magneticamente ordenado. O mecanismo de espalhamento por impurezas magnéticas, skew-scattering, é o principal responsável pela contribuição anômala ao efeito Hall. Outro objeto de estudo desta Tese é a família de compostos RCo12B6 (R = Y, Gd e Ho). O ordenamento magnético observado nestes compostos depende do átomo de terra rara presente. No composto YCo12B6 ocorre uma ordem do tipo ferromagnética (TC ≈ 148 K). Entretanto, os compostos GdCo12B6 e HoCo12B6 apresentam um estado do tipo ferrimagnético (TC ≈ 160 K e 144 K, respectivamente), com uma temperatura de compensação em torno de 50 K. Resultados de magnetização, calor específico, efeito magnetocalórico, resistividade, magnetorresistência e efeito Hall são apresentados e discutidos. Os resultados de resistividade e magnetorresistência indicam que a condução elétrica é polarizada em spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. Nas medidas de efeito Hall evidenciou-se a presença de bandas de elétrons e lacunas. O mecanismo de skew-scattering é a contribuição mais importante ao termo anômalo da resistividade Hall destes sistemas. Contudo, uma segunda contribuição ao efeito Hall anômalo deve ser considerada. Essa contribuição é relacionada ao efeito de quiralidade originada por canting na sub-rede de Co. Indícios da presença de frustração também são percebidos nos resultados de magnetização, magnetorresistência, efeito magnetocalórico e impedância elétrica. Neste último, também se observa o efeito Hopking nas vizinhanças da temperatura de ordem magnética. / This work presents an experimental investigation on the magnetotransport properties of the compounds Ba(Fe1−xMnx)2As2, with x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % Mn. These compounds exhibit Spin DensityWave (SDW) antiferromagnetic ordering. In low Mn concentration, a structural transition from a high-temperature paramagnetic and tetragonal phase to a low-temperature antiferromagnetic and orthorhombic phase is observed. The magnetoresistance results show contributions from the conduction by two bands (electrons and holes) and from the suppression of spin disorder induced by the applied magnetic field. Hall resistivity measurements shows that the anomalous contribution is dominant in the magnetically ordered phase. The asymmetric scattering mechanism by magnetic impurities, known as skew scattering, is responsible for the anomalous contribution to the Hall effect in the Ba(Fe1−xMnx)2As2 system. Magnetotransport studies, as well as magnetization, specific heat and magnetocaloric effect experiments were performed in the compounds RCo12B6 (R = Y, Gd and Ho). The magnetic ordering observed in these systems depends on the rare-earth atom. In the compound YCo12B6, a ferromagnetic type ordering is observed (TC ≈ 148 K). The compounds GdCo12B6 and HoCo12B6 show a magnetic order of ferrimagnetic type (TC ≈ 160 K e 144 K, respectively), with a compensation temperature around 50 K. The resistivity and magnetoresistance results indicate that the current is spin polarized. Hall resistivity measurements are consistent with two-band conduction (electrons and holes). The skew scattering mechanism is the most relevant contribution to the anomalous Hall resistivity in these compounds. However, a second anomalous contribution to the anomalous Hall effect must be considered. This term is due to canting of the Co moments that originates a chiral mechanism. Evidences of frustration are also present in the results of magnetization, magnetoresistance, magnetocaloric effect and electrical impedance. In the last, one also observes the occurrence of the Hopkinson effect around TC.

Estudos experimentais recentes revelaram que os compostos Mn[As(1-x) Sb(x)] e La[Fe(x) Si(1-x)]13 apresentam grandes valores para a variação isométrica da entropia e para a variação adiabática da temperatura. Estudos experimetais também mostram que o efeito magnetocalórico nestes compostos pode ser facilmente controlado através da dopagem e da pressão externa. Logo, tais dados experimentais, que necessitam de uma descrição teórica, indicam que estes compostos são bons candidatos para se estudar também o efeito barocalórico. Nesta tese, estudamos do ponto de vista teórico o efeito magnetocalórico nos compostos La[Fe(x)Si(1-x)]13 e Mn[As(1-x) Sb(x)], a pressão ambiente e a pressões externas. Estudamos também o efeito barocalórico, para alguns valores fixos do campo magnético. Este estudo teórico foi feito utilizando três modelos, a saber: (1) um modelo itinerante, de uma única rede.(2) um modelo itinerante mais elaborado com duas subredes incluindo a desordem química em uma das subredes. (3) um modelo de monentos localizados. Nossos resultados mostram que os dados experimentais dos potenciais magnetocalóricos são bem explicados pelos três modelos. Entretanto, o modelo com duas subredes é o que melhor descreve os mecanismos físicos envolvidos no efeito magnetocalórico dos compostos estudados. O modelo de monentos magnéticos localizados falha na explicação da entropia magnética a altas temperaturas e na magnetização de saturação a T= 0 K. O modelo itinerante, com uma única rede, não descreve corretamente a transferência eletrônica entre as subredes. / Recent experimental data revealed that the compounds La[Fe(x)Si(1-x)]13 and Mn[As(1-x)Sb(x)], present great values for the isothermal entropy change and the adiabatic temperature change. They also showed that the magnetocaloric effect in these compounds can be easily tuned through doping and external pressure. Therefore, such experimental data, which need a theoretical description indicate that these compounds are also good candidates to study the barocaloric effect. In this PhD thesis, we studied from the theoretical point of view the magnetocaloric effect in the compounds La[Fe(x)Si(1-x)]13 and Mn[As(1-x)Sb(x)], at ambient pressure and upon external pressures. We also studied the barocaloric effect,for some fixed values of the model, of only one lattice.(2)a more elaborated itinerant model with two sublattices including the chemical disorder in one sulattice. (3) model of localized magnetic moments. Our results show that the available experimental data of the magnetocaloric potentials are well explained by the three models. However, only the two sublattice itinerant model properly describes the physical mechanisms involved in the magnetocaloric effect of the studied compounds.The localized magnetic moment model fails in explaining the magnetic entropy at high temperatures and the saturation magnetization at T = 0 K. The effective one lattice itinerant model does not properly describe the eletronic transfer between the sublattices.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4636.pdf: 4081013 bytes, checksum: 43647aa9920214a912b94ee9ef6ce97a (MD5) Previous issue date: 2007-12-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to determine the microstructure and the mechanical properties of a spray formed Al-Si 380 alloy in different conditions as follow: co-injection of particles containing intermetallic phases, extrusion and heat treatment in the deposits. The wear resistance was also evaluated. The microstructure was determined as a function of two different composition applied in the co-injection, two processing routes (spray formed with or without extrusion) and two heat treatment condition (present or not). The composition of the co-injection particles was selected aiming to improve the formation of &#945;-Al(Fe,Mn)Si instead of &#946;-Al(Fe,Mn)Si intermetallic, with Thermocalc program. The microstructure of the deposit was characterized by scanning electron microscopy (SEM) coupled with microanalysis (EDS) and the length of the needle-like phases (&#61538;-Al(Fe,Mn)Si) was measured. The processing condition that formed the smallest average length of the &#61538;-Al(Fe,Mn)Si was extruded and heat treated. An extra heat was processed with Mg addition in order to improve the precipitation hardening. The samples were tested in tension at room temperature, 100 oC, 200 oC e 300 oC. The wear tests were carried out at a sliding speed of 0,48 m/s and at the load of 500g, 800g and 1000g, in a 2,5 mm diameter samples. The co-injection of the particles containing the &#945;-Al(Fe,Mn)Si phase was effective in decreasing the &#946;-Al(Fe,Mn)Si phase length and promote the increase of the elongation values. The artificial aging heat treatment was effective in increase the yield and ultimate tensile strengths without decrease significantly the elongation. The Mg addition promoted an additional increase of the yield and ultimate tensile strengths. The wear tests show that no statistical difference was observed among the evaluated samples, according to test parameters selected. / Este trabalho teve por objetivo determinar a microestrutura e as propriedades mecânicas da liga Al-Si 380 processada via conformação por spray, em diferentes condições, a saber: co-injeção de partículas contendo fases intermetálicas, extrusão dos depósitos e tratamento térmico. Foi avaliada também a resistência ao desgaste. A microestrutura foi determinada em função de duas composições diferentes que foram empregadas para co-injeção, duas condições de processamento (conformado por spray com e sem extrusão) e duas condições de tratamento térmico (presente/ausente). A composição das partículas co-injetadas foi projetada objetivando a formação da fase intermetálica &#945;-Al(Fe,Mn)Si em detrimento a &#946;-Al(Fe,Mn)Si, com emprego do programa Thermocalc. Os depósitos da liga Al-Si 380 foram caracterizados por MEV/EDS e as fases com morfologia de agulha (&#946;-Al(Fe,Mn)Si) foram mensuradas. A condição com menor comprimento médio das partículas da fase &#946;-Al(Fe,Mn)Si foi extrudada e tratada termicamente, além de sofrer adição de Mg em uma das condições. O ensaio de tração foi realizado à temperatura ambiente, 100 oC, 200 oC e 300 oC. O ensaio de desgaste foi realizado a uma velocidade de 0,48m/s, sendo aplicadas três cargas diferentes: 500g, 800g e 1000g, em um corpo de prova de 2,5 mm de diâmetro. A co-injeção das partículas da fase &#945;-Al(Fe,Mn)Si foi efetiva em diminuir o comprimento da fase &#946;-Al(Fe,Mn)Si no depósito e levou ao aumento do alongamento até a fratura do material obtido. O tratamento térmico de envelhecimento artificial aplicado foi efetivo em aumentar os limites de resistência e escoamento sem, entretanto, implicar em diminuição significativa do alongamento até a fratura. A adição de Mg aumentou ainda mais os limites de resistência e escoamento. Os ensaios de desgastes evidenciaram que não existem, estatisticamente, diferenças significativas dentre as amostras avaliadas, segundo os parâmetros do ensaio empregado.