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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Estrutura atômica e eletrônica em niquelatos (TRNiO3) através de espectroscopia de níveis profundos
Author: Piamonteze, Cinthia
Advisor: Tolentino, Helio Cesar Nogueira
Abstract: Resumo: Neste trabalho de tese estudamos a estrutura atômica e eletrônica de sistemas de perovskitas de Ni com terras-raras (TRNiO3) utilizando a espectroscopia de absorção de níveis profundos. A fonte de luz síncrotron foi explorada na região de raios X moles para o estudo das bordas LIII e LII do Ni, e na região de raios X duros para o estudo da borda K do Ni e LIII dos terras raras. A propriedade mais notável nesses sistemas é a ocorrência de uma transição metal-isolante ao variarmos a temperatura da amostra. Essa tem-peratura de transição depende do íon terra-rara, e aumenta ao reduzirmos o tamanho do mesmo. Esses sistemas possuem uma estrutura perovskita distorcida, onde os octaedros NiO6 giram para preencher o espaço em torno do íon terra-rara. Quanto menor o íon, maior a distorção. Observamos assim uma estreita correlação entre a distorção da rede e a transição metal-isolante.Para sistemas com TR variando desde Pr ao Gd foi encontrada uma estrutura cristalográfica de simetria ortorômbica, onde o Ni ocupa um sítio simétrico.Baseado nisto, um primeiro modelo proposto sugeria que a transição seria devido ao estreitamento da banda formada pelos orbitais hibridizados Ni-3d e O-2p, quando o ângulo Ni-O-Ni diminui. No entanto, modificações na temperatura de transição metal-isolante pela substituição isotópica do O mostraram que o acoplamento elétron-fônon deveria ser importante. De fato, para sistemas com íons TR menores (de Ho a Lu) foi encontrada uma distorção monoclínica na fase isolante desses sistemas. Em tal estrutura o Ni ocupa sítios distintos com distâncias Ni-O diferentes. Um ordenamento de cargas nesses sítios distintos explica a fase isolante, bem como o ordenamento antiferromagnético observado para alguns dos compostos. Nossos resultados mostram que essas duas distâncias Ni-O coexistem para todos os sistemas, independentemente da estrutura cristalográfica de longo alcance, e em ambas fases eletrônicas. O sítio maior, de fraca hibridização, é o responsável pela localização eletrônica e coexiste com uma matriz condutora de forte hibridização. A transição metal isolante é explicada pelas modificações na proporção entre esses dois sítios. Dentro deste contexto, um forte acoplamento dos elétrons de condução com a rede é esperado, bem como a supressão da fase isolante sob pressão

Abstract: In this work, we studied the atomic and electronic structure of Ni perovskite systems (TRNiO3, TR=rare earth) using core level absorption spectroscopy. The synchrotron light source was exploited in the soft X-ray range to study Ni LIII and LII edges and in the hard X-ray range to study Ni K edge and rare earths LIII edges. The most remarkable property in these systems is a metal to insulator transition with temperature. This transition temperature depends on the rare-earth ion, increasing its value as the rare earth size is re-duced. These systems have a distorted perovskite structure, where the Ni O6octahedra rotate to fill the empty space left around the rare-earth ion. The smaller the ion, the larger the distortion. This indicates a straight correlation between the net distortion and the metal-insulator transition. For systems with TR varying from Pr to Gd it was found a crystallographic structure with orthorhombic symmetry, where Ni occupies a very symmetric site. Based on these results, it was proposed a model suggesting that the bandwidth would decrease due to a smaller hybridization between Ni3d and O2p bands caused by a decrease at the Ni-O-Ni angle. However, modifications in the transition temperature by the O isotope substitution, showed that the electron-phonon coupling plays an important role. Indeed, for systems with smaller TR ions (from Ho to Lu) it was found a monoclinic distortion in the insulating phase. In such structure Ni occupies two different sites with different Ni-O distances. A charge ordering associated to these different sites explains the insulating phase, as well as the antiferromagnetic ordering observed for some systems. Our results show that these two Ni-O distances coexist in all systems, inde-pendent of its long range crystallographic structure, and in both electronic phases. The site with longer Ni-O distance, which is weakly hybridized, is the responsible for the electronic localization and it is immersed in a con-ducting matrix with stronger hybridization. The metal-insulator transition is explained by the modifications in the proportion between these two Ni sites. In this context, a strong electron-phonon coupling is expected, as well as the suppression of the insulating phase under pressure
Subject: Espectroscopia de raio X
Óxidos metalicos de transição
Transições metal-isolante
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: PIAMONTEZE, Cinthia. Estrutura atômica e eletrônica em niquelatos (TRNiO3) através de espectroscopia de níveis profundos. 2004. 144 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/277922>. Acesso em: 30 abr. 2019.
Date Issue: 2004
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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