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We report an intriguing giant dielectric and magnetodielectric (MD) response on double perovskite Pr2CoMnO6(PCMO) system. The Arrhenius plot indicates that the origin of giant dielectric is internal barrier layer capacitance. Meanwhile, at the highest applied magnetic field 9T, the giant dielectric constant around Tm ~ 150 K is enhanced almost ~ 20% (at 10 kHz frequency) compared with that at zero field. The observed positive MD effect is considered to be associated with the direct consequence of negative magnetoresistance changes (~ -20% at 150 K) which was calculated by temperature dependent impedance spectras. Concomitantly, a pronounced ferromagnetic ordering is observed near Tc ~ 150 K coinciding with Tm of £`¡¬(T). These experimental results suggest that the magnetoresistive and MD effect response is very strongly by magnetic property of PCMO.

Orientador: Pascoal Jose Giglio Pagliuso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T19:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bufaical_LeandroFelixdeSousa_M.pdf: 1501359 bytes, checksum: 7c304c6377511ffd74495c952b919ec0 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Um grande número de óxidos de metais de transição se forma em estrutura perovskita simples ou em uma de suas variantes, e muitos deles apresentam propriedades físicas interessantes, como supercondutividade, magneto-resistência colossal e ferroeletricidade. Uma das variantes da estrutura perovskita simples, a perovskita dupla ordenada (PDO), pode se cristalizar em simetria cúbica ou em variantes distorcidas, e possui fórmula geral A2B¿B" O6, em que o íon A ocupa os vértices do cubo enquanto os cátions B¿ e B¿¿ se alternam nos centros dos octaedros de oxigênio. Dentre os compostos com estrutura perovskita dupla já reportados na literatura, Sr2FeRe O6e Sr2FeMoO6são particularmente interessantes devido à suas interessantes propriedades físicas e à sua potencialidade como dispositivos magneto-eletrônicos. As propriedades estruturais, de transporte e magnéticas desses materiais estão altamente conectadas, e acredita-se que essas propriedades das PDO sejam fortemente dependentes do grau de hibridização dos orbitais d dos cátions B" (ex.: Re e Mo). Portanto, para se comprovar a potencialidade dos compostos PDO como dispositivos magnetoeletrônicos, além entender os mecanismos microscópicos responsáveis por suas propriedades magnéticas e eletrônicas, é essencial que se investigue em detalhes outros exemplos de PDOs que possam confirmar as idéias correntes propostas na literatura. Nesse trabalho descrevemos o processo de síntese e as propriedades físicas da série inédita Ca2-xL axFeIrO6, onde o Ir, assim como o Re e o Mo, é metal de transição, no caso com caráter 5d, e pode possuir diferentes estados de valência. Espectros de difração de raios-x e Refinamento Rietveld mostraram que os compostos da série se cristalizam em uma estrutura monoclínica, com grupo espacial P21/n, com uma grande presença de desordem catiônica nos sítios Fe/Ir. Medidas de magnetização indicaram que, aparentemente, os compostos tendem a evoluir de antiferromagnéticos nas extremidades da série, x = 0 e x = 2, para ferromagnéticos em regiões intermediárias da série. Medidas de espectroscopia Mössbauer mostraram que a valência do ferro é +3 ao longo da toda série, de modo que, possivelmente, a mudança na natureza das interações magnéticas estaria sendo causada pela alteração da valência do Ir devido a dopagem com La. Medidas de calor específico revelaram uma anomalia característica de uma transição magnética somente para a mostra de x = 0. Foram feitas medidas de resistividade em função da temperatura, em que se observou que os materiais apresentam comportamento isolante e praticamente nenhum efeito magneto-resistivo. Para as amostras no centro da série (em torno de x = 1,0) a presença de loops de histerese nas curvas MxH e um comportamento irreversível nas curvas de MxT sugerem uma competição entre fases ferrimagnéticas e antiferromagnética para esta região de concentração. Qualitativamente, nossos resultados podem ser interpretados considerando-se a mudança de valência do Ir, as regras de Goodenough-Kanamori-Anderson e a presença de desordem catiônica / Abstract: Perovskite structure and its variants host a great number of transition metals oxides that present a variety of interesting physical properties such as superconductivity, ferroelectricity and colossal magneto-resistance. A variant of the simple perovskite structure, the ordered double perovskite (ODP), also can grow in cubic (or lower) symmetry, with a general formula A2B¿B" O6, where the cation A occupies the vertices of the cube while B¿ and B" sits alternately at the center of the oxygen-octahedron. Among the compounds with ordered double-perovskite structure, Sr2FeReO6 and Sr2FeMoO6 are particularly interesting due to their interesting physical properties and their potentiality as magneto-electronic devices, having highly connected structural, transport and magnetic properties. It has been proposed that the magnetic and conducting ground states of ODP systems are strongly dependent on the delocalization level of the cation B" 5d electrons (ex: Re, Mo). However in order to prove the potentiality of composites ODP as magnetoeletronics devices, and to understand the microscopical mechanisms responsible for its magnetic and electronic properties, it is necessary to further investigate other examples of ODP that can confirm the current ideas proposed in literature. In this work we have synthesized and studied the Ca2-xLaxFeIrO6 series, where Ir, as well as Re and Mo, is transition metal with a 5d character which can possess different valence states. X-rays diffraction spectra and Rietveld Refinement analyses have shown that the Ca2-xLaxFeIrO6 compounds series crystallized in a monoclinic structure, space group P21/n, with an unavoidable cationic Fe/Ir site disorder. Measurements of temperature/field dependent magnetization have indicated that the magnetic interactions in these compounds evolves from antiferromagnetic in the extremities of the series, x = 0 and x = 2, for ferromagnetics in intermediate regions of the series. Mössbauer spectroscopy measurements revealed that the valence of the Fe is +3 in the whole series, in a way that the change in the nature of the magnetic interactions can be possibly caused by the variation of Ir valence due the La doping. Specific heat measurements have revealed an anomaly associated to a magnetic phase transition only for the x = 0 compound while measurements of electrical resistivity as a function of the temperature have shown insulating behavior and absence of magneto resistance for all studied samples. For the samples with x ~ 1.0, the presence of ferromagnetic loops and ZFC and FC hysteresys in the MxT curves indicates the competition between ferrimagnetic and antiferromagnetic phases in a disordered system. Qualitatively, all our results can be understood in terms of a valence changes in the Ir ions, the Goodenough-Kanamori-Anderson rules and the role of cationic disorder / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

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Orientador: Eduardo Granado Monteiro da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T22:43:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_AlessandroFerreiraLisboa_M.pdf: 8996770 bytes, checksum: 0836e45112c5212268c2e5514f1232a9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nesse trabalho foram realizados estudos em duas famílias de compostos de perovskitas duplas Ba2FeReO6 e S r2UO6 (B'= Co, Ni) por espectroscopia Raman e difração de raios-X com luz síncrotron. No primeiro composto há uma transição de uma estrutura cúbica Fm3m paramagnética para uma tetragonal I4/mmm ferrimagnética abaixo de TC~305 K. O mecanismo de acoplamento magnético neste material ainda permanece uma incógnita. Dois grupos de medidas de espalhamento Raman foram realizados em regiões distintas da amostra à base de FeRe. Foi verificado que o fônon associado às vibrações de estiramento dos oxigênios nos octaedros sofre um desvio na freqüência em relação ao comportamento convencional abaixo de TC nos dois grupos de medidas. Isso pode ser associado a dois possíveis mecanismos: acoplamento spin-fônon gigante e acoplamento órbita-spin-fônon. Na segunda família de compostos contendo urânio, os compostos estudados apresentam uma estrutura cristalina monoclínica com grupo espacial P 21/n e um ordenamento antiferromagnético abaixo de TN~21 K para B" = Ni e TN~10 K para B" = Co. A partir dos espectros Raman desses compostos observa-se que a área integrada do modo de estiramento do oxigênio sofre um decréscimo anômalo sob aquecimento até T*~300 K. Além disso, este modo sofre um endurecimento anômalo de ~1 cm -1 sob aquecimento até T*. Para verificar a hipótese de que T* poderia estar associada a uma transição estrutural nesta família, medidas de difração de raios-X de pó com luz síncrotron foram realizadas no LNLS. A análise estrutural de ambos os compostos não mostraram nenhum grau observável de desordem de antisítios entre B' e U e tampouco uma transição de fase ou comportamento anômalo dos parâmetros de rede foi encontrada em torno de T*. Portanto, as anomalias encontradas em espectroscopia Raman nestes materiais são de origem eletrônica / Abstract: In this work, studies on two families of double perovskite compounds Ba2FeReO6and Sr2B'U O6(B' = Ni, Co) were carried out by Raman spectroscopy and synchrotron X-ray diffraction. In the first compound, a transition from a cubic Fm3m paramagnetic to a tetragonal ferromagnetic structure takes place below TC ~305 K. The magnetic coupling mechanism in this material remains unknown. Two groups of Raman scattering measurements were performed in distinct regions of the FeRe-based sample. It was verified that the phonon associated to stretching vibrations of oxygen octahedra shows a frequency shift with respect to the conventional behavior below TC, in both groups of measurements. This may be associated with two possible mechanisms: giant spin-phonon coupling and orbit-spin-phonon coupling. In the second family of compounds with uranium, the studied compounds present a monoclinic crystal structure with space group P21/n and an antiferromagnetic ordering below TN~21 K for B'' = Ni and TN ~10 K for B'' = Co. From the Raman spectra of these compounds, an anomalous decrease of the integrated area of the oxygen stretching mode was observed upon heating up to T*~300 K. Also, this mode shows an anomalous hardening of ~1 cm -1 under heating up to T*. In order to verify the hypothesis that T* could be associated to a structural transition in this family, powder x-ray diffraction measurements with synchrotron light were perfomed at LNLS. The structural analysis of both compounds did not show any observable degree of antisite disorder between B' and U, and no phase transition or anomalous behavior of lattice parameters was found close to T*. Therefore, the anomalies found by Raman spectroscopy in these materials are electronic in origin / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-05-22T21:34:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leandro Tolentino Coutrim - 2015.pdf: 2861900 bytes, checksum: 25e74c53b1811b169e93359d4ec98858 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-05-22T21:36:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leandro Tolentino Coutrim - 2015.pdf: 2861900 bytes, checksum: 25e74c53b1811b169e93359d4ec98858 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-22T21:36:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leandro Tolentino Coutrim - 2015.pdf: 2861900 bytes, checksum: 25e74c53b1811b169e93359d4ec98858 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we describe the synthesis of the novel series La2−xCaxCoIrO6 and its structural, electronic and magnetic characterization. The main objective of this project is to investigate the magnetic evolution of the system when modified due to the chemical substitution of Ca at La site, which can induce changes in the magnetic interactions. The policristaline samples were synthesized by Solid State Reaction process, and studied combining global characterization techniques as powder x-ray diffraction, temperature dependence of magnetic susceptibility and magnetization as a function of applied magnetic field. All compounds crystallize in monoclinic structure, with space group P21/n. Magnetic susceptibility results indicate that the superexchange antiferromagnetic interaction between Co2+ and Ir4+ in La2CoIrO6 lead to ferrimagnetic behavior due to the different magnetic moment of the transition metal ions. For the Ca2+ doped at La3+ site compounds, a magnetic evolution is observed with doping, induced by Co and Ir valence changes. As expected, this system presents a strong correlation between its structural, electronic and magnetic properties, in a way that combining the different results of each compound we can explain its behavior and understand the big picture of this system. / Neste trabalho descrevemos a síntese e a caracterização estrutural, eletrônica e magnética dos compostos policristalinos da série inédita La2−xCaxCoIrO6. O principal objetivo deste projeto foi investigar a evolução da magnetização do sistema quando os materiais são modificados a partir da substituição química do Ca no sítio do La, o que pode induzir mudanças na natureza das interações magnéticas. As amostras policristalinas foram sintetizadas pela técnica de Reação de Estado Sólido convencional, e estudadas combinando-se técnicas de caracterização globais como difração de raios X de pó, magnetização em função da temperatura e em função do campo magnético aplicado, e também calor específico em função da temperatura. Todos os compostos da série cristalizam-se em estrutura monoclínica, com grupo espacial P21/n. As medidas de susceptibilidade magnética indicaram que a interação de supertroca antiferromagnética entre os metais de transição Co2+ e Ir4+ leva o composto La2CoIrO6 a apresentar comportamento ferrimagnético devido aos diferentes momentos magnéticos apresentados pelos dois íons, com TC em torno de 100K. Para os compostos dopados com Ca2+ no sítio do La3+, observou-se mudanças nas propriedades magnéticas, induzidas pelas alterações nas valências dos íons de Co e Ir. Como esperado, este sistema apresenta uma forte correlação entre as suas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas, de modo que a partir da interpretação conjunta dos dados acerca da estrutura e da magnetização, podemos entender o comportamento de cada composto da série.

Solid oxide fuel cells are used as stationary power plants for electricity production. Despite having a very high efficiency of 90% they haven’t gained a world-wide commercial usage, due to their very high operating temperatures, and high production cost. However, there is a lot of ongoing research with the aim of developing intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) that could operate at temperatures below 800°C. Cathodes are the most studied components of IT-SOFCs, since decreasing operating temperature results in slow oxygen reduction reaction(ORR) kinetics and large polarization losses. Perovskite related metal oxides have become very popular materials that could make suitable cathodes for IT-SOFCs. In this work an evaluation of several materials belonging to three different material groups have been studied: single layer perovskites, with a general formula of ABO3, double layer perovskites, with a general formula of AA’B2O6 and Ruddlesden-Popper phase, with a general formula of An+1BnO3n+1. Power generating capabilities of those materials have been studied on an electrolyte supported cell, cathode/LSGM9182/Ni-Fe. IR drop and overpotential of the cathode was measured and activation energy of the ORR for each material has been calculated. The double layer perovskite cobaltites offer a significant drop in overpotential, increase in conductivity compared to their single layer counterpart, while being able to generate significant amount of power. Ruddlesden-Popper phase materials offer the lowest activation energy values amongst the researched materials, but offer limited power generation values in the setup they were tested. Both of double layer perovskites and Ruddlesden-Popper based materials have opportunities for their performance to be improved. / Fastoxidbränsleceller används som stationära kraftverk för elproduktion. Trots att de har en mycket hög effektivitet på 90% har de inte fått en världsomspännande kommersiell användning på grund av deras mycket höga driftstemperaturer och hög produktionskostnad. Det är emellertid mycket pågående forskning med sikte på att utveckla intermediär temperatur fastoxidbränsleceller (IT-SOFC) som kan fungera vid temperaturer under 800 ° C. Katod är de mest studerade komponenterna i IT-SOFC, eftersom minskad driftstemperatur resulterar i kinetik med långsam syrereduktion (ORR) och stora polarisationsförluster. Perovskite-relaterade metalloxider har blivit mycket populära material som kan göra lämpliga katoder för IT-SOFC. I detta arbete har en utvärdering av flera material som hör till tre olika materialgrupper studerats: singelskikt perovskiter, med en generell formel för ABO3, dubbelskikt perovskiter, med en generell formel av AA'B2O6 och Ruddlesden-Popper-fasen med en allmän formel för An + 1BnO3n + 1. Effektgenereringskapaciteten hos dessa material har studerats på en elektrolytbärbar cell, katod / LSGM9182 / Ni-Fe. IR-droppe och överpotential hos katoden mättes och aktiveringsenergin för ORR för varje material har beräknats. Dubbelskiktet perovskit koboltiter ger en signifikant minskning av överpotentialen, ökad ledningsförmåga jämfört med deras enkelskikt motpart, samtidigt som man kan generera betydande mängden kraft. Ruddlesden-Popper-fasmaterial erbjuder de lägsta aktiveringsenergivärdena bland de undersökta materialen, men erbjuder begränsade kraftproduktionsvärden i den inställning de testades. Både av dubbelskiktet perovskiter och Ruddlesden-Popper-baserade material har möjligheter att förbättra deras prestanda.

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Magnetic frustration is the underpinning theme to all of the magnetic oxide systems explored in this dissertation. The materials studied in this thesis belong to two topical families of interest in modern condensed matter physics, namely, the rare-earth titanates R2Ti2O7 and the double perovskites A2BB'O6. Chapter 1 provides the theoretical background necessary to understand the crystalline systems studied in this thesis. Chapter 2 explains the necessity of utilizing neutron scattering and x-ray experiments to tease out the key signatures which were essential to formulating the conclusions made in each study. Chapter 3 outlines the neutron scattering techniques which were employed to investigate the crystal systems. The first objective of this thesis is to understand effect of “stuffing” on the ground state anisotropy of the quantum spin liquid candidate Yb2Ti2O7 via an investigation of the crystal-field excitations in intentionally stuffed samples. The pentultimate study was performed on the monoclinic crystal systems, La2LiRuO6 and La2LiOsO6, to discern the effect of lattice distortions on the spin-orbit induced magnetic ground state of 4d3 and 5d3 double perovskites based on Ru and Os magnetic ions. The final investigation involves an inelastic neutron scattering investigation of magnetic ground states in three d2 double perovskites, Ba2CaOsO6, Ba2MgOsO6 and Ba2ZnOsO6. Here, we make the case for novel octupolar order below their respective transition temperatures T* of 50 K, 49 K and 30 K based on information provided by neutron scattering, heat capacity, muon spin relaxation and synchrotron x-ray diffraction studies. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement des piles à combustible à céramique conductrice protonique (PCFC) anode support, opérant dans le domaine de température 400 – 600 °C. Une attention particulière a été portée sur la diminution des températures d'élaboration des composants constituants les piles. Les stratégies mises en œuvre pour l'élaboration des anodes et des couches minces électrolytiques à basse température ont été la nano-structuration et l'ajout d'additifs aidant au frittage. La réalisation de couche mince électrolytique a fait l'objet d‘un développement par pulvérisation de suspensions. Le choix des matériaux et leur optimisation ont permis de minimiser les résistances spécifiques surfaciques (ASR). Les tests en pile de cellules élémentaires PCFC ont montré des résultats prometteurs concurrentiels aux autres types de pile à combustible de l'ordre de 400mW/cm². / The aim of present work was to develop PCFC materials and fuel cells working in 400-600°C. The work deals with the optimization of materials and elaboration processes with the aim of decreasing the sintering temperature. In order to achieve high performances, nanostructured and architecture electrodes and optimized electrolytes have been investigated. Efficient anode support PCFCs were fabricated using wet powder spraying whiten simply method easily suitable on order to scaling-up. The maximum power densities obtained in this work are among, one of the best reported for PCFC