Manganites modificadas por iões Terra-Rara e crescidas por LFZ

Abstract

Este trabalho consistiu no crescimento de fibras de manganites com composição La0,7-x(Eu,Y)xCa0,3MnO3 pela Técnica de Fusão de Zona com Laser (LFZ) e consequente estudo das propriedades magnéticas e estruturais. Seleccionaram-se velocidades de crescimento lentas (2,5 e 5mm/h) com o intuito de se obter fibras monocristalinas. A caracterização das fibras por Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM), Espectroscopia de Raios-X por Dispersão de Energia (EDS) e Difracção de Raios-X (DRX), permitiu mostrar que a aplicação da técnica de LFZ permite o crescimento de fibras monofásicas e monocristalinas de elevada qualidade. Um estudo detalhado das propriedades magnéticas e estruturais dos sistemas em análise permitiu interpretar a influência da velocidade de crescimento, da dopagem e do tratamento térmico nos resultados obtidos. No caso das composições em estudo, os valores para a temperatura de transição paramagnética-ferromagnética são ~251K para La0,7Ca0,3MnO3 (5mm/h) e ~246K para La0,7Ca0,3MnO3 (2,5mm/h). Ao modificar o composto, por troca de iões de Lantânio por iões de Európio e Ítrio, ocorre uma diminuição do TC em ambos os sistemas. O valor de TC pode, desde modo, ser controlado por substituição química. Como propriedade estrutural relevante, salienta-se a dependência do volume da célula com a substituição de Eu/Y. Ambas as séries de amostras apresentam uma diminuição do volume com um aumento da substituição, com maior variação de volume para as amostras dopadas com o ião Y devido à maior diferença do raio iónico. Uma característica peculiar observada nos compostos estudados consistiu na identificação de um comportamento anómalo do inverso da susceptibilidade magnética a temperaturas ligeiramente superiores à de transição ferromagnética-paramagnética. Mostrou-se que este fenómeno se deve à formação de clusters ferromagnéticos na fase paramagnética do sistema, usualmente descrito como Fase de Griffiths e recentemente utilizado para justificar algumas particularidades das propriedades magnéticas e de transporte das manganites.

This work presents the growth of manganite fibres with composition La0.7-x(Eu,Y)xCa0.3MnO3 by the Laser Floating Zone technique (LFZ) and the study of their magnetic and structural properties. Low processing pulling rates (2.5 and 5mm/h) were selected in order to obtain single crystal fibres. The samples characterization by scanning electron microscopy (SEM), X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD), has shown that the LFZ technique provides the production of high quality single crystal fibres. A detailed study of the influence of the pulling rate, doping and thermal treatment effects on the magnetic and structural properties was undertaken. The compounds under study have Tc values of ~ 251K for La0,7Ca0,3MnO3 (5mm/h) and ~ 246K for La0,7Ca0,3MnO3 (2.5mm/h). Modifying the compound, by replacing the Lanthanum ion by Europium or Yttrium, decreased the TC values in both systems. This way, it was demonstrated that the TC value can be controlled by chemical substitution. The dependence of cell volume with substitution of Eu/Y is underlined as a relevant structural property. Both sample sets show a volume decrease with the substitution amount, with greater volume change for samples doped with Y ion due to the higher difference in ionic radius. A peculiar characteristic was observed in the studied compounds, namely an anomalous behaviour of the inverse magnetic susceptibility slightly above the paramagnetic-ferromagnetic transition temperatures. It was shown that this phenomenon is due to the formation of ferromagnetic clusters in the paramagnetic phase, usually termed Griffiths Phases, recently used to justify certain peculiarities of magnetic and transport properties in manganites.