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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2021.tde-11032022-081033
Documento
Autor
Nome completo
Arnaldo Alves Miranda Filho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Carbonari, Artur Wilson (Presidente)
Freitas, Rafael Sá de
Pasca, Gabriel Adolfo Cabrera
Título em português
Investigação em escala atômica de óxidos multiferróicos Bi1-xLaxFeO3 através da espectroscopia de correlação angular γ-γ perturbada
Palavras-chave em português
correlação angular perturbada
ferrita de bismuto
multiferróico
Resumo em português
Neste trabalho, foi realizado um estudo sistemático das interações hiperfinas (campo hiperfino magnético e gradiente de campo elétrico), nos compostos de Bi1-xLaxFeO3 (onde x = 0, e 0.15), por meio da técnica de correlação angular perturbada (PAC, do inglês Perturbed Angular Correlation), utilizando o núcleo de prova 111In(111Cd) para investigação local. As amostras foram produzidas pelo método Sol-Gel, sendo caracterizadas pela técnica de difração de raios X (DRX) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por conseguinte, o núcleo de prova 111In(111Cd) foi utilizado para mensurar, tanto as interações de quadrupolo elétrico, como de dipolo magnético numa ampla faixa de temperatura. Foram caracterizados dois sítios (1 e 2) para a amostra de BiFeO3, sendo o sítio 2 atribuído ao 111Cd localizado na superfície da amostra. Os resultados da análise das medidas de PAC evidenciaram uma transição de fase antiferromagnética acima da temperatura de Néel (TN=370 ºC), ou seja, abaixo da temperatura de Néel observou-se o fenômeno característico dos multiferróicos: coexistência de uma ordem elétrica e magnética simultânea. Além disso, observou-se uma transição estrutural acima da temperatura Ferroelétrica (TFE=830 ºC) em 850 ºC, em que o composto parte da fase romboédrica do tipo R3c para a fase ortorrômbica Pbnm, mudança essa que é notável pela queda brusca no parâmetro de assimetria (η) que muda de 0.07 para 0.72, como também no VZZ(1021 V/m2) saindo de 4.93 para 1.07, nas medidas em 830 ºC e 850 ºC respectivamente. Por outro lado, a transformada de Fourrier que exibia três picos na medida à 830 ºC passa a exibir dois picos em 850 ºC, identificando assim a transição estrutural acima da TFE. Entretanto, na amostra dopada com 15% de La (BLFO15) utilizando o núcleo de prova 111In(111Cd), identificou-se no refinamento de Rietveld a formação da fase R3c sem nenhuma fase espúria. Os resultados de PAC para a amostra BLFO15 indicam que a amostra se mantém antiferromagnética mesmo para medidas acima da temperatura de Néel, exibindo o fenômeno de interação hiperfina combinada.
Título em inglês
Atomic scale investigation of Bi1-xLaxFeO3 multiferroic oxides by perturbed γ-γ angular correlation spectroscopy
Palavras-chave em inglês
bismuth ferrite
multiferroic
perturbed angular correlation
Resumo em inglês
In this work, a systematic study of the hyperfine interactions (magnetic hyperfine field and electric field gradient) in Bi1-xLaxFeO3 compounds (with x = 0, and 0.15) was carried through Perturbed Angular Correlation γ-γ spectroscopy (PAC), using the 111In(111Cd) as probe nuclei for local investigation. The samples were produced by the Sol-Gel method, being characterized by the X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Therefore, the 111In(111Cd) probe was used to measure both the electric quadrupole and the magnetic dipole interactions. Two sites (1 and 2) were characterized for the BiFeO3 sample, with 2 site being assigned to the 111Cd located on the sample surface. The results of the analysis of the PAC measurements showed an antiferromagnetic phase transition above the Néel temperature (TN= 370 ºC), that is, below the Néel temperature, the characteristic phenomenon of multiferroics was observed: coexistence of an electrical and magnetic order simultaneous. Furthermore, a structural transition above the Ferroelectric temperature (TFE= 830 ºC) at 850 ºC was observed, in which the compound starts from the R3c rhombohedral phase to the Pbnm orthorhombic phase, a change that is notable for its sharp drop in the asymmetry parameter (η) that changes from 0.07 to 0.72, as well as in the VZZ (1021 V/m2) from 4.93 to 1.07, in the measurements of 830 ºC and 850 ºC respectively. On the other hand, the Fourier transform, which exhibited three peaks at 830 ºC, now exhibits two peaks at 850 ºC, thus identifying the structural transition above the TFE. However, in the sample doped with 15% La (BLFO15) using the 111In(111Cd) as probe nuclei, the formation of the R3c phase without any spurious phase was identified in the Rietveld refinement. The PAC results for the BLFO15 sample indicate that the sample remains antiferromagnetic even for measurements above the Néel temperature, exhibiting the phenomenon of combined hyperfine interaction.
 
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Data de Publicação
2022-03-14
 
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