Propriedades de transporte nos compostos de Ho5(SixGe1-

x)4

Propriedades de transporte nos compostos de Ho5(SixGe1-

x)4Apresentado por: Ricardo Peixoto

Co-autores: Co-autores: J.P. Araújo, A.M.Pereira, M.E.Braga and J.B.Sousa J.P. Araújo, A.M.Pereira, M.E.Braga and J.B.Sousa IFIMUP and Department Physics of University of Porto IFIMUP and Department Physics of University of Porto

C. Magen, P.A. Algarabel, L. Morellon and M.R. IbarraC. Magen, P.A. Algarabel, L. Morellon and M.R. IbarraICMA & CSIC, University of Zaragoza ICMA & CSIC, University of Zaragoza

ÍndiceÍndice

Motivação;

Caracterização estrutural; magnética e respectivo diagrama de fases;

Propriedades de transporte;

Conclusões;

Motivação;

Caracterização estrutural; magnética e respectivo diagrama de fases;

Propriedades de transporte;

Conclusões;

MotivaçãoMotivação

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

AFM2O(II)

AFM1O(II)

FM1O(I)

FM2M

PMM

PMO(I)

FM2O(I)

Te

mp

era

ture

(K

)

x (Si concentration)

PMO(II)

FM1M

Gd5(SixGe1-x)4 Tb5(SixGe1-x)4

Ho5(SixGe1-x)4

?

Caracterização estruturalCaracterização estrutural

O(I)MO(II)

-INTRA-camada (Troca indirecta, 4f RKKY)-INTER-camada (supertroca, via ligações T-T)

Si content

Caracterização microestruturalCaracterização microestrutural

Raio-x

SEM

Ho(Si,Ge)

Ho5Si4

Ho5SiGe3

Ho5(Si, Ge)3

Ho5(SixGe1-x)4 x=0; 0.25; 0.5; 0.75; 0.875; 1

Propriedades MagnéticasPropriedades Magnéticas

T(K)

• A natureza da interação magnética depende do rácio de Si/Ge;• Sistemas Ricos em Si têm uma fase FM a baixas temperaturas;• Por outro lado, sistemas ricos em Ge apresentação uma fase AFM; • Transições são de 2ª ordem• Em todas as composições uma nova transição ordem-ordem

(reorientação de spin) existe para mais baixas temperaturas devido a

anisotropia magnetocristalina;

Dilatação térmicaDilatação térmica• Não existem claras transições estruturais, para qualquer das composições, na gama de temperaturas estudada (10-300K).

•No entanto nas composições para x=0 e x=1 existe pequenas variações na dilatação térmica que poderão ser pequenas percentagens de amostra com uma transição estrutural.

•No entanto a ordem de grandeza da variação é 100 vezes menor qo que uma variação tipica de transição estrutural neste compostos

0 50 100 150 200 250 300

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

Ho5Ge

4

Ho5(Si

0.25Ge

0.75)

4

Ho5(Si

0.75Ge

0.25)

4

Ho5Si

4Lin

ea

r T

he

rma

l Exp

an

sio

n, 1

03

l/l

T (K)

Diagrama de fases (x,T)Diagrama de fases (x,T)

Transições

magnéticas;

Reorientações de spin;

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

AFM2O(II)

AFM1O(II)

FM1O(I)

FM2M

PMM

PMO(I)

FM2O(I)

Te

mp

era

ture

(K

)x (Si concentration)

PMO(II)

FM1M

• 3 zonas distintas respeitantes a três estruturas diferentes; • Sistemas Ricos em Si têm uma fase FM a baixas temperaturas;• Por outro lado, sistemas ricos em Ge apresentação uma fase AFM; • Transições são de 2ª ordem• Em todas as composições uma nova transição ordem-ordem (reorientação de

spin) existe para mais baixas temperaturas devido a anisotropia magnetocristalina;•Este diagrama de fases é muito semelhante aos anteriores mas sem claras

transições de fase estruturais.

0 50 100 150 200 250 300

2

4

6

8

10

12

14

(

cm)

T (K)

AFM PM

TN

TSR

Propriedades de transportePropriedades de transporte

Na resistividade eléctrica:• Comportamento quase linear para altas temperaturas

• Aumento da resistividade eléctrica junto de TN~ 25K devido a

grandes fluctuações magnéticas.

• Decréscimo abrupto de ρ(T) a TN;

• Sem histerese térmica - transição de 2ª ordem;

• Reorientação de spin a TSR~18K;

Poder termoeléctrico:• Comportamento quase linear para altas temperaturas

• Aumento de |S(T)| junto de TN~ 25K devido a grandes

fluctuações magnéticas .

•Reorientação de spin a TSR~18K;

Estrutura O(II) e fase AFM – Ho5Ge4

Propriedades de transporte

Propriedades de transporte

Estrutura O(II) e fase AFM- comparação

0 100 200 300

45

54

63

5

6

7

8

9

Ho5(Si

0.25Ge

0.75)4

(

cm)

T (K)

PM

AF

M

TN

TSR

Ho5(Si

0.5Ge

0.5)4 (

cm)

0 50 100 150 200-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

Ho5Ge

4

Ho5(Si

0.25Ge

0.75)4

S(

V/K

)

T(K)

Ho5(Si

0.5Ge

0.5)4

Poder termoeléctrico:

Resistividade eléctrica:

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

AFM2O(II)

AFM1O(II)

FM1O(I)

FM2M

PMM

PMO(I)

FM2O(I)

Te

mp

era

ture

(K

)

x (Si concentration)

PMO(II)

FM1M

Estrutura M e fase FM

Propriedades de transportePropriedades de transporte

Estrutura M e fase FM – Ho5(Si0.75Ge0.25)4

0 100 200 3004

6

8

10

12

14

cm)

T (K)

TSR

TC

FM PM

Na resistividade eléctrica:• Comportamento quase linear para altas temperaturas.

• Transição PM-FM a TC~50K;

• Sem histerese térmica - transição de 2ª ordem;

• Reorientação de spin a TSR~18K;

Poder termoeléctrico:• Comportamento quase linear para altas temperaturas• Aumento continuo de |S(T)| com o aumento de temperatura.• Mudança de comportamento mudança de fase para FM.

Propriedades de transportePropriedades de transporteEstrutura M e fase FM - comparação

Poder termoeléctrico:

Resistividade eléctrica:

0 100 200 3004

6

8

10

12

14

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Ho5(Si

0.75Ge

0.25)4

Ho5(Si

0.875Ge

0.125)4

cm)

T (K)

TSR

TC

cm)

0 50 100 150 200 250 300

-20

-16

-12

-8

-4

0

Ho5(Si

0.75Ge

0.25)4

Ho5(Si

0.875Ge

0.125)4

S(

V/K

)

T(K)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

AFM2O(II)

AFM1O(II)

FM1O(I)

FM2M

PMM

PMO(I)

FM2O(I)

Te

mp

era

ture

(K

)

x (Si concentration)

PMO(II)

FM1M

Estrutura O(I) e fase FM

0 100 200 300

-4

-2

0

TSR

FM

S(

V/K

)

T(K)

PMTC

0 100 200 3000

3

6

(

cm)

T (K)

PMFM

TSR

TC

Propriedades de transportePropriedades de transporteEstrutura O(I) e fase FM – Ho5Si4

Na resistividade eléctrica:• Comportamento quase linear para altas temperaturas.

• Transição PM-FM a TC~75K;

• Sem histerese térmica - transição de 2ª ordem;

• Reorientação de spin a TSR~20K;

Poder termoeléctrico:• Comportamento quase linear para altas temperaturas• Mudança de comportamento mudança de fase para FM um

aumento brusco do |S(T)| .

• As propriedades de transporte são muito sensíveis aos tipo de fase magnética a baixas temperaturas demonstrando diferentes comportamento para as diferentes fases.

• ρ(T) e S(T) para composições AFM apresentação grandes flutuações térmicas junto da transição magnética.

• O S(T) acima da temperatura critica é muito sensível ao tipo de fase estrutural [O(II), M, O(I)].

• Devido às propriedades de transporte serem medidas de locais (nivel atómico), no caso de x=0 e x=1, ρ(T) e S(T) apresentação comportamentos característicos de transição magnetoestructural.

• As propriedades de transporte são muito sensíveis aos tipo de fase magnética a baixas temperaturas demonstrando diferentes comportamento para as diferentes fases.

• ρ(T) e S(T) para composições AFM apresentação grandes flutuações térmicas junto da transição magnética.

• O S(T) acima da temperatura critica é muito sensível ao tipo de fase estrutural [O(II), M, O(I)].

• Devido às propriedades de transporte serem medidas de locais (nivel atómico), no caso de x=0 e x=1, ρ(T) e S(T) apresentação comportamentos característicos de transição magnetoestructural.

ConclusõesConclusões

• Estudo intensivo dos mecanismos envolvidos nas propriedades de transporte;

• Actualmente estão a ser analisados espectros obtidos por difracção de neutrões que ajudarão a esclarecer as dúvidas…

• Estudo intensivo dos mecanismos envolvidos nas propriedades de transporte;

• Actualmente estão a ser analisados espectros obtidos por difracção de neutrões que ajudarão a esclarecer as dúvidas…

Trabalho futuroTrabalho futuro