Neste trabalho de tese é apresentado um estudo sistemático do crescimento e das propriedades magnéticas e estruturais dos compostos semicondutores magnéticos diluídos (SMD) Zn1-xMnxIn2Se4. Amostras monocristalinas com concentrações de Mn $0leqslant xleqslant 1.00$ foram obtidas pela técnica de transporte químico em fase vapor (CVT). Através de técnicas de difração de raios-X (padrões de pó e diagramas de Laue), estudou-se a evolução da estrutura desde a fase romboédrica do MnIn2Se4, até a fase tetraédrica do ZnIn2Se4. Observou-se a existência de uma fase pura romboédrica para $xgeqslant 0.87$, uma fase pura tetragonal para$xleqslant 0.25$ e uma mistura destas duas fases para x entre 0.67 e 0.35. Espectros de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) foram obtidos em temperaturas T desde 4 K até 300 K, para diversas concentrações de Mn. Todos os espectros têm o pico de absorção principal centrado em g=2. A largura pico a pico da linha de ressonância, $deltaHpp$, decresce com o aumento da concentração de manganês e com o aumento da temperatura. Este comportamento está intimamente relacionado com a interação de troca entre os íons magnéticos. A partir de análises da dependência de $deltaHpp$ com a temperatura se extraíram estimativas para a temperatura de Curie-Weiss, $ heta$ e para a temperatura de congelamento Tf das fases de vidro de spin. Medidas da susceptibilidade magnética em modo DC foram realizadas para temperaturas $2Kleqslant Tleqslant 300K$. Dos dados de alta temperatura (T>100 K), resultaram estimativas para o parâmetro $ heta$, bem como para a concentração x de Mn. Os valores de $ heta$ obtidos destas medidas concordam bem com os obtidos de EPR e foram utilizados para estimar as constantes de troca antiferromagnéticas nos dois extremos de concentração da série. Nas amostras com alta concentração de Mn, $xgeqslant 0.67$, irreversibilidades características de uma transição para uma fase de vidro de spin foram observadas em temperaturas abaixo de 4K. Para melhor caracterizar estas transições, medidas da susceptibilidade AC e DC para diversas freqüências e campos magnéticos foram realizadas em temperaturas entre 2 e 20 K. A susceptibilidade DC em baixos campos mostra picos agudos em Tf ~ 2.5, 3.0 e 3.5 K, respectivamente para as amostras com x=0,67; 0,87 e 1,00. Nas três amostras, observa-se irreversibilidade entre medidas com esfriamento na ausência de campo (ZFC) e em presença de campo (FC). Evidência de um verdadeiro fenômeno de transição de fase é fornecida pelo crescimento da susceptibilidade não linear, $chiNL$, próximo de Tf.. Análises de escala estáticas de $chiNL$ e análises de escala dinâmicas desenvolvidas a partir de dados da susceptibilidade AC resultaram em expoentes críticos consistentes com os obtidos em outros vidros de spin com interação de curto alcance. / This work reports a systematic study on the crystal growth and magnetic and structural properties of the diluted magnetic semiconductors (SMD) Zn1-xMnxIn2Se4. Crystals with Mn concentrations $0leqslant xleqslant 1.00$ were grown by chemical vapour transport (CVT). Through x-ray powder diffraction patterns and Laue diagrams of single crystal we studied the transformation from the layered rhombohedral structure of MnIn2Se4 to the tetragonal structure of ZnIn2Se4. We observe the presence of a purely rhombohedral phase for $xgeqslant 0.87$, a purely tetragonal phase for $xleqslant 0.25$ and a two-phase mixture for x between 0.67 and 0.35. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy has been performed in the temperature range 4.2 K to 300 K for various concentrations of Mn. All the spectra had the main absorption peak centered at g=2. The resonance peak-to-peak line width, ÄHpp, decreases with increasing concentration of manganese and with increasing temperature. This behavior is intimately related with the exchange interaction between magnetic ions. The analysis of the temperature dependence of ÄHpp resulted in estimates for the Curie-Weiss temperature $ heta$ and for the freezing temperature Tf of the spin glass phase. The DC magnetic susceptibility has been investigated in the range between $2Kleqslant Tleqslant 300K$. The high temperature data (T>100 K) gave estimates for the parameter $ heta$, as well as for the concentration x of Mn. The values of $ heta$ obtained in this way are in good agreement with those obtained from EPR and were used to estimate the antiferromagnetic exchange constants for the two extremes of concentration of the system. For the samples with high concentration of Mn, $xgeqslant 0.67$, irreversibilities characteristic of a spin glass transition have been observed at temperatures below 4K. To better characterize this transition, AC and DC susceptibility measurements for different frequencies and magnetic fields were made in the temperature range between 2 and 20 K. The low field AC susceptibility displayed sharp peaks at Tf ~2.5, 3.0 and 3.5 K for samples with x= 0.67, 0.87 and 1.00, respectively. Irreversibility between zero field cooled (ZFC) and field cooled (FC) DC measurements was observed in the three samples. Evidence of a true phase transition phenomenon is given by the steep increase of the nonlinear susceptibility $chiNL$ when approaching Tf from above. Static scaling analysis of $chiNL$ and dynamic scaling analysis of the AC susceptibility data have been carried out, which yielded critical exponents consistent with those obtained in other spin-glasses with short-range interactions.

Neste trabalho foi realizada a síntese de policristais Aluminato de lantânio (LaAlO3) puro e dopado com carbono e investigadas as propriedades termoluminescentes para aplicação em dosimetria das radiações ionizantes. Esse material possui uma estrutura do tipo perovskita, que vem sendo extensamente investigada, pois sua estrutura cristalina favorece a formação de defeitos aniônicos e possibilitam ainda que uma variedade de elementos possa ser acomodada a sua rede, fatores estes estão diretamente relacionados à luminescência de materiais. O pó foi sintetizado pelo método de mistura de óxidos, conhecido também por reação do estado sólido, que consistiu na mistura dos óxidos de lantânio e alumínio em fase alfa na proporção 1:1 molar, via sucessivos processos de moagem e tratamento térmico à alta temperatura. A formação da fase LaAlO3 foi determinada logo após o primeiro tratamento térmico à 1600 C por 2 horas, caracterizada por difração de raios-X. O pó obtido foi homogeneizado junto ao dopante carbono em diferentes porcentagens, sendo imediatamente prensado a 600 MPa e sinterizado a 1770C em atmosfera de hidrogênio por 2 horas. Em um primeiro momento as amostras de LaAlO3 puro e dopado com carbono foram submetidas à irradiação gama para investigação da sensibilidade a este tipo de radiação. Constatamos que todas as concentrações analisadas, inclusive o Aluminato de lantânio puro, apresentam termoluminescência, no entanto, não foi possível observar reprodutibilidade e linearidade nos testes realizados. Em sequência investigamos também a sensibilidade quanto à radiação ultravioleta, evidenciamos grandes valores de intensidade TL para intervalos de tempo bastante curtos. Todas as concentrações estudadas apresentaram sensibilidade à radiação ultravioleta, no entanto o que mais se destacou foi o Aluminato de lantânio não dopado, o qual obteve melhor linearidade e reprodutibilidade em nossa análises. Deste modo, a atenção deste trabalho foi centralizada na investigação do Aluminato de lantânio puro. Nessa perspectiva, acreditamos que este material tem grande potencial para ser melhor estudado para aplicações à área de dosimetria das radiações. / In this work we performed the synthesis of undoped and carbon doped lanthanum aluminate (LaAlO3) polycrystalline and investigated their thermoluminescent properties for ionizing radiation fields. This material has a perovskite structure, which has been widely investigated because its crystal structure favors the formation of anionic defects and still enable a variety of elements can be accommodated in your crystalline lattice; these factors are directly related to the luminescence materials. The powder was synthesized by solid state reaction method, also known as solid state reaction, the mixture consisting of the oxides of lanthanum and aluminum alpha phase at 1:1 molar by successive processes of grinding and heat treatment at high temperature. The formation of LaAlO3 phase was determined after the first heat treatment at 1600 C for 2 hours, characterized by X-ray diffraction. The obtained powder was homogenized with the carbon doping in different percentages; it was immediately pressed at 600 MPa and sintered at 1770 C in hydrogen atmosphere for 2 hours. Firstly undoped and carbon doped LaAlO3 samples were subjected to gamma irradiation to investigate the sensitivity of this type of radiation. We found that all concentrations tested, including the undoped lanthanum aluminate present thermoluminescence, however, was not observed linearity and reproducibility. In sequence we also investigated the sensitivity to ultraviolet radiation; we observed large values of TL intensity for very short intervals of time. All concentrations showed sensitivity to ultraviolet radiation, but what stood out was the undoped lanthanum aluminate samples, which has a huge TL sensibility and presented got better linearity and reproducibility in our analyzes. Thus, the attention of this work was centered on the investigation of undoped lanthanum aluminate. In this perspective, we believe that this material has great potential to be further studied for applications of radiation dosimetry fields.

O interesse em óxido de zinco (ZnO) dopado com metais de transição tem atraído a atenção de pesquisadores nos últimos anos. Esses sistemas potencialmente apresentam temperatura de Curie acima da temperatura ambiente, o que possibilitaria sua aplicação em dispositivos spintrônicos. Entretanto, apesar dos extensos estudos, a natureza de suas propriedades magnéticas ainda permanece uma questão controversa. Recentemente resultados teóricos e experimentais têm mostrado que o ordenamento magnético é função direta de defeitos pontuais, tais como vacâncias de oxigênio e zinco intersticial. Neste contexto, esta dissertação descreve a caracterização estrutural e magnética de óxidos magnéticos diluídos (OMDs) nanoestruturados a base de ZnO dopados com Co em diferentes concentrações molares preparados a partir do método hidrotermal assistido por micro-ondas. Foram analizadas cinco amostras com concentrações molares de 0,5, 1, 3, 5 e 7% de Co. A caracterização estrutural foi realizada através das técnicas de Difração de Raios-X e Espectroscopia de Espalhamento RAMAN. A morfologia dos grãos dos pós preparados foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução. Em associação ao RAMAN e à Difração de Raios-X no teste da incorporação do Co à matriz de ZnO, medidas de Absorção de Raios-X foram utilizadas para obter informações sobre o estado de oxidação e simetria do sítio do átomo absorvedor, neste caso o Co. Por fim, as propriedades magnéticas foram analisadas através de magnetometria SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). Os resultados obtidos comprovaram a incorporação do Co na estrutura do ZnO sem a formação de fases secundárias de óxido de Co ou Co metálico. A caracterização magnética das amostras dopadas apresenta características que definem um comportamento paramagnético com grande interação de troca antiferromagnética entre os íons Co2+. Além disso, as amostras com baixa concentração de Co () revelaram a coexistência de uma fase majoritariamente paramagnética e uma fase minoritária ferromagnética. O comportamento magnético de nossas amostras é entendido sob o escopo dos modelos teóricos BMP (Bound Magnetic Polaron) e d0. O estudo dos parâmetros magnéticos com base em um modelo randômico de distribuição dos íons dopantes e uma interação de troca simples entre os íons de Co2+ revela uma distribuição não homogênea ao longo do volume dos grãos. / The interest in Zinc Oxide (ZnO) doped with transition metal has been attracted much attention in the last years. These systems present Curie temperature above room temperature, this property enable its application in spintronic devices. In spite of the extensive studies, the origin of its magnetic properties still remains a controversial issue. Some recent theoretical and experimental results have shown that the ferromagnetic ordering depends on defects, such as oxygen vacancies or interstitial zinc, created during the sample preparation. In this context, this dissertation describes the structural and magnetic characterization of nanostructured diluted magnetic oxides (DMOs) based on Co-doped ZnO systems produced by microwave-assisted hydrothermal route. We have prepared nanostructured samples with Co molar concentrations of 0.5, 1, 3, 5 and 7%. The crystal structures of the samples were characterized using X-ray diffraction (XRD) and RAMAN scattering spectroscopy. The microstructure and composition distributions were characterized by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Co K-edge x-ray absorption near-edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) were used to determine the valence state and to evaluate the environment of Co in the ZnO lattice. Finally, magnetic characterizations were performed using a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer. The results confirmed the Zn replacement by Co ions in the wurtzite ZnO structure with oxidation state of 2+, neither segregated secondary phases, nor Co-metal were detected. The magnetic characterization of the studied samples revelas a paramagnetic behavior with large antiferromagnetic exchange interaction between Co2+ ions. Besides, the samples with low concentration of Co () present the coexistence of a major paramagnetic phase associated to a minority ferromagnetic phase. The magnetic behavior of our samples are studied under the scope of the BMP (Bound Magnetic Polaron) and d0 theoretical models. The studied of the magnetic parameters through a model corresponding to a random distribution of the dopants and a simple exchange interaction between the Co2+ ions reveals a non-homogeneous distribution over the volume of the grains. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B. / Estudo de Ligas e Ímãs Preparados pelo Processo Hidrogenação, Desproporção, Dessorção e Recombinação (HDDR) à Base de Pr-Fe-B com Adição de Dopantes e Elementos de Liga Eguiberto Galego RESUMO A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B.

A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B. / Estudo de Ligas e Ímãs Preparados pelo Processo Hidrogenação, Desproporção, Dessorção e Recombinação (HDDR) à Base de Pr-Fe-B com Adição de Dopantes e Elementos de Liga Eguiberto Galego RESUMO A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B.

Orientador: Alexandre Zirpoli Simoes / Banca: José Vitor Candido de Souza / Banca: Mauricio Antonio Algatti / Banca: Francisco Moura Filho / Banca: Filiberto González Garcia / Resumo: Os elementos de memórias de múltiplos estados nos quais a informação pode ser armazenada tanto nos estados de polarização quanto no estado de magnetização espontânea do elemento, podem ser obtidos, através da fabricação de filmes finos texturizados de BiFeO3 (BFO) dopados com Cálcio, sobre eletrodo de (Pt/TiO2/SiO2/Si), visando otimizar as propriedades ferroeletromagnêticas. O método Pechini ou percursores poliméricos, depositados por "Spin-Coating", é relativamente de fácil controle e baixo custo para a deposição de filmes finos texturizados. O cristal do BiFeO3 possui uma estrutura perovskita distorcida em um sistema romboédrica, mas em formato de filme fino encontramos uma fase pseudo tetragonal favorável as propriedades de memorias de múltiplos estados, como a diminuição da degradação, aumento da polarização espontânea e remanescente, diminuição na corrente de fuga, diminuição do tempo de resposta ao impulso, crescimento epitaxial, controle de vacâncias de oxigênio e diminuição de fases secundarias. Tudo isso é atingido, através de variações das resinas, controlando a volatização excessiva do Bismuto e de parâmetros no crescimento do filme, como, o tempo e temperatura de cristalização, da quantidade de dopante Ca, na variação de diferentes eletrodos óxidos de base para produção do filme fino. Apesar das excelentes propriedades dos filmes finos de BiFeO3 (BFO), dois sérios problemas são comumente encontrados para imediata aplicação deste material em memórias multiferróica... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The multi-state memory elements in which the information can be stored in both the polarization states and the spontaneous magnetization state of the element can be obtained by the production of calcium-doped thin films of BiFeO3 (BFO) on electrode (Pt / TiO2 / SiO2 / Si), in order to optimize ferroelectromagnetic properties. The Pechini method or polymer precursors, deposited by Spin-Coating, is relatively easy to control and low cost for the deposition of textured thin films. The crystal of the BiFeO3 has a perovskite structure distorted in a rhombohedral system, but in thin film format we find a pseudo tetragonal phase favorable to the properties of memories of multiple states, such as the decrease of the degradation, increase of the spontaneous and remaining polarization, decrease in the current reduction of impulse response time, epitaxial growth, control of oxygen vacancies and decrease of secondary phases. All of this is achieved through variations of the resins, controlling the excessive volatilization of Bismuth and parameters in the growth of the film, such as the time and temperature of crystallization, the amount of dopant Ca, in the variation of different base oxides electrodes for production of the thin film. Despite the excellent properties of the BiFeO3 (BFO) thin films, two serious problems are commonly encountered for the immediate application of this material in multiferroic memories: high current density, resulting in Fe (Fe3 + to Fe2 +) valence fluctuatio... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T21:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:38:01Z : No. of bitstreams: 1 174507.pdf: 26634807 bytes, checksum: 20272cb154a9a8624e2143a37b4d302a (MD5) / As chapas finas de aço ABNT 1006 e as semi-processadas produzidas por processos de laminação a frio são normalmente utilizadas na fabricação de estatores e rotores de motores elétricos. Estas chapas têm uma expressiva influência nas perdas elétricas dos motores, bem como no seu rendimento. As chapas de aço após serem estampadas (cortadas) são submetidas ao processo de tratamento térmico de descarbonetação, crescimento de grão e formação da camada de óxido a fim de melhorar as propriedades magnéticas das mesmas. Este trabalho tem por objetivo caracterizar a microestrutura, as propriedades mecânicas, as propriedades magnéticas e a composição química antes e após o tratamento térmico. Com isto foi possível relacionar a microestrutura, composição química e propriedades mecânicas antes do tratamento térmico com as propriedades magnéticas e microestrutura após o tratamento térmico. Também foi possível verificar a influência do tratamento térmico nas propriedades avaliadas e comparar os dois tipos de aços estudados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:19:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274153.pdf: 6079433 bytes, checksum: 332ab0e5dce5e21a0104ba4b37773a4f (MD5) / Um composto com efeito magnetocalórico (EMC), à base de manganês (Mn) e composição MnFeP1-xAsx, tem mostrado propriedades promissoras para aplicações em refrigeração magnética a temperatura ambiente. No entanto, devido à toxicidade do arsênico (As), foi proposto neste trabalho estudar a substituição deste elemento por átomos de silício (Si), germânio (Ge) e alumínio (Al) na liga original à base de Mn. As amostras para esta pesquisa foram sintetizadas por reação em estado sólido através da técnica de mecano-síntese utilizando um moinho de bolas de alta energia e, posterior homogeneização térmica a altas temperaturas. Foram sintetizados com sucesso os compostos MnFeP0.6Si0.4-xGex, que cristalizaram na fase hexagonal do tipo Fe2P, a qual apresenta o EMC, porém, com a presença de fases secundárias. No entanto, estes materiais apresentaram uma transição de fase magnética ao redor da temperatura ambiente. Além disso, foi investigada a variação do tempo de mecano-síntese para o composto MnFeP0.6Si0.3Ge0.1, no qual foi detectada a ocorrência de uma reação após 20 horas de mecano-síntese devido à transformação de fase dos elementos puros na fase hexagonal do tipo Fe2P. Após o tratamento térmico, todas as amostras com mais de uma hora de mecano-síntese cristalizaram na fase hexagonal. A caracterização magnética destas amostras mostrou uma melhoria das propriedades quando aumentado o tempo de mecano-síntese e, o cálculo da variação de entropia magnética resultou num valor de 14 J/kg K para um campo magnético aplicado de 2 T. Estudou-se também a variação da proporção dos metais de transição por meio da síntese dos compostos Mn1-xFe1+xP0,6Si0,3Ge0,1, que com 20 horas de mecano-síntese e o tratamento térmico cristalizaram na fase desejada, com uma pequena proporção de fase secundária. Os resultados termo-magnéticos mostraram que o aumento da proporção de Fe conduz a um aumento da temperatura de Curie da liga, bem como uma diminuição da histerese térmica. No entanto, a variação da proporção dos metais de transição reduz o valor absoluto da variação de entropia magnética. Na última parte deste trabalho foi estudada a substituição do Si e Ge por átomos de Al em ligas com conhecido EMC. Porém, a adição deste elemento na liga promove a formação de fases secundárias e uma queda nos valores das propriedades magnetocalóricas das ligas. / A Mn-based compound with composition MnFeP1-xAsx has shown a magnetocaloric effect (MCE) and promising properties for magnetic refrigeration applications at room-temperature. However, due to arsenic (As) toxicity its substitution for other elements such as silicon (Si), germanium (Ge) and aluminum (Al) was proposed to be strategic. The samples were synthesized by a solid state reaction by mechanical alloying processing using a high energy ball mill and further heat treatment at high temperatures. The compounds MnFeP0.6Si0.4-xGex were synthesized and they crystallized on the hexagonal Fe2P-struture, which shows the MCE, but secondary phases were also formed. However, these compounds show a magnetic phase transition around room-temperature. Besides, it was researched the ball milling time during the mechanical alloying for the compound MnFeP0.6Si0.3Ge0.1, in which an occurrence of a reaction was detected after 20 hours milling due to the phase transformation of the raw materials into the Fe2P-structure. After heat treatment, all the samples with more than one hour ball milling crystallized on the desired structure. Magnetic characterization of these samples showed an improvement of the properties when the ball milling time is increased. The magnetic entropy change was calculated on a 2 T apply magnetic field revealed a value of 14 J/kg K. It was also studied the variation of the transition-metals ratio on the compounds Mn1-xFe1+xP0,6Si0,3Ge0,1, where it was found that after 20 hours ball milling and heat treatment they crystallized on the hexagonal structure with a small proportion of secondary phase. Thermo-magnetic results confirmed that the addition of Fe leads to an increase of the Curie temperature, as well as a decrease of thermal hysteresis. Although, when modifying the stoichiometric alloy by the addition of Fe and Mn, the absolute value of the magnetic entropy change is lowered. On the last part of this work, it was carried out a substitution of Si and Ge by atoms of Al on alloys with known MCE. However, addition of this element promotes the formation of secondary phases and the drop of the magnetocaloric properties of the alloy.

Um método de aproximação usado no estudo teórico das propriedades magnéticas de sistemas de spin localizados e interagentes, conhecido por RFA (Aproximação de Campo de Reação), j aplicado a um modelo de Hamiltoniano que contam, além de uma interação de troca anisotrópica e da interação dipolar magnética entre os spins, um termo de anisotropia de partícula única. RFA é especialmente interessante quando os átomos magnéticos do cristal estão arranjados em cadeias lineares na rede cristalina com uma forte interação entre átomos vizinhos na mesma cadeia e uma interação muito mais fraca entre vizinhos em cadeias distintas. Uma revisão dás propriedades e exemplos destes sistemas, também conhecidos como quase-unidimensionais, é apresentada aqui. Como aplicação da teoria é apresentado um estudo da susceptibilidade magnética do CsNiF3. São obtidas as susceptibilidades perpendicular e paralela ao eixo c do referido composto em função da temperatura e comparadas com dados experimentais. / An approximation method, used in the theoretical study of the magnetic properties of interacting localized spins systems, known as RFA (Reaction Field Approximation) is applie) to a model Hamiltonian having a single particle anisotropy ter!: hesides the anisotropic exchange.interaction and the magnetic dipolar interaction between the spins. RFA is specially interesting when the magnetic atoms of the crystal arearranged in linear chaiiis in the crystaline lattice, with a strong interaction between neighbour atoms in the same chain and a much weaker interaction between neighbours indifferent chains. A review of the properties and some examples of these systems, also known as quasi-unidimensional, aregiven. As an application of the theory, a study of the magnetic susceptibility of CsNiF3 is presented. The temperature dependence of the paralel and perpendicular susceptibilities, with respect to the c axis,are obtained and compared with experimental data.

Um modelo do tipo Ginzburg-Landau com interações competitivas entre um termo ferromagnético de curto alcance, e outro antiferromagnético de longo alcance (dipolar), é estudado no âmbito de reproduzir a rica fenomenologia de fases moduladas em filmes finos ferromagnéticos. Esse tipo de material pode apresentar ordens intermediárias as de um sólido e um líquido, e suas transições de fase dependem fortemente dos tipos de excitações geométricas que ele suporta. Dentre os estudos teóricos e numéricos, as simulações apresentadas aqui introduzem esse modelo dipolar contínuo como um bom candidato para estudar as fases complexas desse sistema, se mostrando em acordo com resultados experimentais. / A Ginzburg-Landau model with competitive short-range ferromagnetic interactions and long-range (dipolar) antiferromagnetic interactions is studied on the scope to reproduce the rich phenomenology of modulated phases in ferromagnetic thin films. This kind of material can present intermediate order between a solid and a liquid, and its phase transitions depend strongly on the kinds of geometrical excitations that it supports. Amongst the theoretical and numerical studies, the simulations presented here introduce this continuous dipolar model as a good candidate to study the complex phases of this system, showing good agreement with experimental results.