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Type: TESE
Title: Efeitos da substituição química nos diagramas de fases dos férmions pesados Ce2MIn8 (M = Rh e Ir)
Title Alternative: Doping phase diagrams of the heavy fermions Ce2MIn8 (M = Rh, IR)
Author: Adriano, Cris, 1980-
Advisor: Pagliuso, Pascoal José Giglio, 1971-
Abstract: 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
Subject: Férmions pesados
Compostos intermetálicos
Campos cristalinos
Supercondutividade
Antiferromagnetismo
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2009
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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