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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2008.tde-27112008-140620
Documento
Autor
Nome completo
Solange de Andrade
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Jardim, Renato de Figueiredo (Presidente)
Gallas, Márcia Russman
Paduan Filho, Armando
Título em português
Medidas de transporte sob pressão em materiais cerâmicos
Palavras-chave em português
Física dos materiais
Materiais cerâmicos
Medição
Transporte eletrônico
Resumo em português
Uma célula de pressão do tipo pistão-cilindro fabricada com BeCu foi utilizada na realização de medidas de transporte eletrônico (resistividade elétrica ½) sob pressão hidrostática P e como função da temperatura T. O procedimento de montagem do arranjo experimental compreendeu: (i) elaboração de novos acessórios para a célula de pressão, (ii) calibração do sensor de temperatura e (iii) calibração do sensor de pressão. A montagem e calibração da célula de pressão foram realizadas com sucesso e o resultado desse trabalho de instrumentação é que a referida célula pode operar no intervalo de temperatura compreendido entre 77 e 350 K e sob pressões tão altas quanto » 9.0 kbar. Uma característica dos procedimentos utilizados é que a determinação dos parâmetros termodinâmicos T e P é realizada de maneira precisa, de tal forma que P pode ser inferida exatamente em qualquer valor de temperatura. Para a realização de um estudo sistemático das propriedades de transporte eletrônico utilizando a referida célula de pressão, uma família de óxidos de níquel foi escolhida. Os compostos cerâmicos Nd1¡xEuxNiO3; x = 0, 0.10, 0.15, 0.25, 0.30 e 0.35; apresentam uma transição de fase metal-isolante MI em um amplo intervalo de temperatura 200 T 350 K. Além disso, esses compostos exibem uma histerese térmica entre as medidas de aquecimento e resfriamento, que caracteriza a transição de fase MI como sendo de primeira ordem. Por outro lado, a amostra com x =0.35 não apresenta histerese térmica e, por isso, a transição de fase MI é caracterizada como sendo de segunda ordem. Em especial, esses compostos quando submetidos a variações de pressão hidrostática apresentam diferentes magnitudes da temperatura de transição de fase metal-isolante TMI, exibindo forte dependência dos parâmetros termodinâmicos P e T. Um estudo sistemático acerca da característica da transição de fase MI sob variação dos parâmetros termodinâmicos P e T foi realizado via medidas de resistividade elétrica sob pressão e como função da temperatura ½(P; T). Os resultados obtidos são utilizados no mapeamento da dependência de TMI como função de P para cada material. O diagrama de fases TMI versus P evidencia duas regiões: uma isolante e outra metálica, para todos os compostos estudados. Ainda acerca do diagrama de fases, a relação dTMI dP foi estimada e valores de » - 4.4 K/kbar foram obtidos para x < 0.15, ou seja, para os compostos com x = 0, 0.10 e 0.15, o valor de dTMI dP foi observado ser praticamente constante. Esses compostos encontram-se no limite de diluição (x 0.165), onde as propriedades dos materiais são alteradas de maneira suave e, portanto, similares às da matriz NdNiO3. Contudo, os compostos com x > 0.15 possuem taxas de variação dTMIdP crescentes como função do aumento da substituição de Nd por Eu e preservam a ocorrência de uma histerese térmica, mas com intervalos ¢T muito menos pronunciados (da ordem de alguns K). No caso da amostra com x = 0.35 a histerese térmica não é observada à pressão atmosférica, mas ocorre de forma sistemática com a aplicação de P. Logo, a aplicação de P e/ou substituição de Nd por Eu podem alterar o caráter da transição de fase de segunda para primeira ordem, ou vice-versa, nessa família de óxidos.
Título em inglês
Transport measurement under pressure in ceramic materials
Palavras-chave em inglês
Ceramic materials
Resumo em inglês
A piston-cylinder self-clamping pressure cell made of BeCu was used to perform electronic transport measurements (electrical resistivity ½) as a function of temperature T and under hydrostatic pressure P. The procedure for assembly of the experimental arrangement included: (i) development of new accessories for the cell pressure, (ii) temperature sensor calibration and (iii) pressure sensor calibration. The assembly and calibration of the pressure cell were performed successfully, and the result of this experimental work is that of this cell can operate in a range of temperature between 77 and 350 K and under pressures as high as » 9.0 kbar. A feature of the procedures developed is that determination of thermodynamics parameters T and P is performed accurately, so that P can be determined exactly at any temperature. To perform a systematic study of the electronic transport properties using the self-clamped cell, a family of nickel oxides was chosen. The ceramic compounds Nd1¡xEuxNiO3; x = 0, 0.10, 0.15, 0.25, 0.30 e 0.35; exhibit a metal-insulator MI phase transition in a broad range of temperature 200 T 350 K. Besides, these compounds display a thermal hysteresis between measures of heating and cooling, which characterizes the MI transition as a first order phase transition. Except to x = 0.35 that does not show the thermal hysteresis and, therefore, the MI phase transition is characterized as of the second order. In particular, this compound when submitted to variations of hydrostatic pressure have different magnitude of the metal-insulator phase transition temperature TMI showing strong dependence of thermodynamics parameters P and T. The systematic study regarding the properties of the MI phase transition subject to changes in thermodynamic parameters P and T was done by measurements of electrical resistivity under pressure and as a function of temperature ½(P; T). The results are used to map the dependence of TMI as a function of P for each material. The phase diagram of TMI versus P shows a broadenring line that exhibits two regions: one insulating and other metallic, to all compounds studied. Also on the phase diagram, the ratio of dTMI dP was estimated values of » -4.4 K/kbar were obtained for x < 0.15, or for compounds with x = 0, 0.10 and 0.15, the value of dTMIdP was observed to be almost constant. These compounds are at the limit of dilution (x 0.165), where properties of the materials are changed softly and therefore similar to the matrix NdNiO3. On the other hand, the compounds with x > 0.15 have rates of change dTMIdP growing as a function of increase the replacement of Nd by Eu and preserve the occurrence of a thermal hysteresis, but with intervals T much less pronounced (the order of some K). In the case of sample with x = 0.35 the thermal hysteresis is not observed at atmospheric pressure, but occurs systematically under aplied P. Hence, the application of P and/or replacement of Nd by Eu can change the character of the phase transition from second to first order, or vice versa, in this family of oxides.
 
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SolAndradeMestrado.pdf (11.92 Mbytes)
Data de Publicação
2008-12-04
 
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