|
|
Ultrapure metallic materials
Prachařová, Marcela ; Kalbáčová Vejpravová, Jana (vedoucí práce)
Název práce: Ultračisté kovové materiály Autor: Bc. Marcela Janatová Katedra: Katedra fyziky kondenzovaných látek Vedoucí diplomové práce: RNDr. Jana Poltierová Vejpravová, Ph.D. E-mail vedoucího: jana@mag.mff.cuni.cz Abstrakt Tato práce studuje krystalovou strukturu a magnetické vlastnosti sloučenin RCr2Si2 (R = Pr, Tb, Er) a RCr2Si2C (R = La, Ce, Pr, Nd). Všechny připravené vzorky byly charakterizovány pomocí práškové rentgenové difrakce a zkoumány pomocí měření te- pelné kapacity, magnetizace a střídavé susceptibility v teplotním rozsahu 2-900 K a v magnetických polích do 9 T. U všech studovaných sloučenin výsledky ukazují na netri- viální magnetické uspořádání chromové podmřížky. Dále bylo pozorováno feromagne- tické uspořádání vzácnozeminné podmřížky ve sloučeninách PrCr2Si2C a NdCr2Si2C, a také metamagnetismus v CeCr2Si2C. Pro sloučeniny RCr2Si2C jsme vypočítali hus- totu stavů z prvních principů pomocí teorie funkcionálu hustoty. Tyto výpočty po- tvrzují přítomnost magnetického momentu chromu v těchto sloučeninách. Klíčová slova: Sloučeniny RCr2Si2; Sloučeniny RCr2Si2C; Magnetické uspořádání; Te- pelná kapacita; Magnetizace 1
|
|
|
Magnetic shape memory alloys: Effects of doping with Cu and Fe
Kancko, Andrej ; Colman, Ross Harvey (vedoucí práce) ; Uhlířová, Klára (oponent)
V této bakalářské práci je kladen důraz na studium vlastností slitin Ni-Mn-Ga s magnetickou tvarovou pamětí (MSM), feromagnetických Heuslerových sloučenin, dopovaných s Fe a Cu. Doping Ni-Mn-Ga MSM slitin s Fe a Cu byl dříve studován kvůli synergii při zvyšování teploty martenzitické transformace - klíčového parametru pro praktické aplikace efektu magnetické tvarové paměti. Představujeme proces přípravy pěti Ni-Mn-Ga-Fe-Cu monokrystalů pomocí metody optické plovoucí zóny a analýzu jejich složení, krystalové struktury a magnetických vlastností, provedené po růstu. Výsledky získané z našich monokrystalů byly nakonec porovnány s údaji z dříve studovaných polykrystalických slitin Ni-Mn-Ga-Fe-Cu, které ukazují podobné trendy ve zvyšování teploty martenzitické transformace, Curie teploty a saturační magnetizace.
|
|
|
Vliv pnutí na magnetooptické vlasnosti La2/3Sr1/3MnO3
Maleček, Tomáš ; Veis, Martin (vedoucí práce) ; Verhagen, Timotheus Guillaume Albertus (oponent)
Vliv pnutí na tenké vrstvy La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) byl zkoumán pomocí magnetoop- tické spektroskopie. Studované vzorky byly vytvořeny za pomoci pulzní laserové depozice na čtyřech různých substrátech s rozdílnými úrovněmi kompresivního a tahového pnutí. Spektra magnetooptického Kerrova efektu (MOKE) byla naměřena pro všechny čtyři vzorky. Bylo pozorováno zhoršení magnetických vlastností vzorků s narůstajícím pnutím. Nediagonální prvky tenzoru permitivity, dopočteny z MOKE a ze spektroskopické ellip- sometrie, potvrdily přítomnost dvou již v literatuře popsaných elektronových přechodů. Byl však pozorován třetí přechod okolo 4.3 eV u vzorků na něž působí kompresivní pnutí. Pro všechny vzorky byla naměřena teplotně závislá spektra Kerrovy rotace. Z těchto mě- ření byla určena Curieova teplota pro všechny vzorky s výjimkou LSMO deponovaným na LaAlO3, které okolo 200 K vykazuje spinovou reorientaci. Teplotně závislá měření na vzorcích s kompresivním pnutím odhalila zesílení třetího přechodu. Toto pozorování je v souladu s předpokladem, že tento přechod je paramagnetický. Dále byla pozorována změna spektrálního tvaru v naměřených spektrech Kerrovy rotace tenké vrstvy LSMO na substrátu SrTiO3. Tento substrát prochází v okolí teploty 105 K strukturní změnou a tedy mění pnutí na vzorku.
|
|
|
Magnetism in non-centrosymmetric uranium compound: UIrSi3
Valenta, Jaroslav ; Prchal, Jiří (vedoucí práce) ; Halevy, Itzhak (oponent) ; Isnard, Olivier (oponent)
Název Práce: Magnetismus v necentrosymetrické uranové sloučenině: UIrSi3 Autor: RNDr. Jaroslav Valenta Katedra: Katedra Fyziky Kondenzovaných Látek Vedoucí disertační práce: RNDr. Jiří Prchal, Ph.D., KFKL Abstrakt: Výzkum prezentovaný v této práci je zaměřen na sloučeninu UIrSi3, která je jednou ze dvou uranových sloučenin krystalizujících v necentrosymetrické struktuře. Prezentovaný výzkum se jako první zabývá studiem monokrystalu UIrSi3 a prokazuje antiferomagnetické uspořádání pod TN = 41,7 K spolu se silnou jednoosou anisotropií. Antiferomagnetické uspořádání je potlačeno přiloženým magnetickým polem podél osy c (0HC = 7.3 T ve 2 K). Na rozdíl od působení magnetického pole podél osy a, kde je pozorován pouze paramagnetický signál do 14 T, vysoká teplota TN kontrastuje s malou hodnotou 0HC a opačná znamínka v paramagnetické Curieho teplotě určené ve směru a a c osy napovídají o soupeření antiferomagnetické a feromagnetické interakce. Metamagnetický přechod prvního druhu vykazuje při HC asymetrickou hysterezi, která odráží složitý základní antiferomagnetický stav. S rostoucí teplotou se hystereze postupně zmenšuje, až zmizí při 28 K, kde se mění řád metamagnetického přechodu z prvního druhu na druhý druh. Bod, kde k této změně dochází se považuje za trikritický bod (Ttcp = 28 K, 0Htcp = 5.8 T). Návrh k...
|
|
|
An investigation of novel electroceramic structures for new sensor applications
Nan, Bo ; Liedermann, Karel (oponent) ; Milne, Steven (oponent) ; Button, Timothy William (vedoucí práce)
Piezoelectric ceramics are widely used in many applications and industries, but the traditional materials usually contain lead, which can undermine the environment and do harm to children. Most countries have therefore established laws or timetables to gradually minimize the consumption of lead, and research on lead-free compositions to substitute the lead-based counterparts has become a hot topic in recent years. However, investigations on transforming the innovative lead-free ceramics to their application are seldomly reported. In this thesis, one of the promising candidates in piezoelectric lead-free ceramics, (Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3, has been chosen to investigate methods for decreasing its high sintering temperature by doping with lithium carbonate and synthesizing the powder by a sol-gel technique, in comparison with conventional powder synthesised by solid-state routes. Samples fabricated from sol-gel powder doped with 0.5 wt.% lithium carbonate and sintered at 1300°C for 2 hours exhibited d33 = 447 ± 9 pC N–1, Curie temperature 98.7 °C and grain size 7.0 ± 0.3 µm. Another important issue for the application of lead-free piezoelectric ceramic is its fabrication in various connectivities. By utilizing tape-casting and additive manufacturing techniques, piezoelectric ceramic has been processed into three different connectivities, namely 2-2, 3-3 and 1-3, to bridge the gap between materials science and materials engineering. Oil-based and water-based suspensions have been utilized for tape-casting in two steps and in one step, respectively. For oil-based tape-casting, carbon suspensions with a solids loading of 25 wt.% and BCZT suspensions with a solids loading of 65 wt.% have been developed for preparing crack-free green films. The problem of powder hydrolysis in aqueous suspensions has been solved by surface treating the powder with Al(H2PO4)3 enabling crack-free films to be tape cast in one step. Films sintered at 1500 C exhibited relative dielectric constant of 1207, dielectric loss of 0.018 at 1 kHz, remanent polarization of 7.54 µC/cm2 and coercive field (Ec) of 0.23 kV/mm at 3 kV/mm. To achieve 3-3 and 1-3 connectivities, a free-forming direct ink writing method has been applied in shaping BCZT. An ink formulation containing a solids loading of 41.6 vol.% BCZT with the processing additives (HPMC ~ 2.4 % and PEI ~ 0.03 %) endowed the feedstock with a viscoelastic behaviour, which was suitable for the printing process. 3-3 samples sintered at 1500 C exhibited the highest dielectric and piezoelectric properties, with Curie point = 86 C, tan = 0.021, remanent polarization = 4.56 µC/cm2, and d33 = 100 ± 4 pC/N. 1-3 samples sintered at 1500 C and infiltrated by epoxy exhibited a dielectric constant of 144 and dielectric loss of 0.035 at 1 kHz. This work has demonstrated the shaping of lead-free piezoelectric ceramics with excellent properties into complex device structures in a step towards their use in applications.
|
|
|
Ground state investigations of Ce and U intermetallic compounds
Bartha, Attila ; Prokleška, Jan (vedoucí práce) ; Detlefs, Blanka (oponent) ; Michor, Herwig (oponent)
Název práce: Studium základního stavu Ce a U intermetalických sloučenin Autor: Attila Bartha Katedra: Katedra fyziky kondenzovaných látek Vedoucí disertační práce: RNDr. Jan Prokleška, Ph.D., Katedra fyziky konden- zovaných látek Abstrakt: Intermetalické sloučeniny na bázi vzácných zemin a uranu nabízejí ne- spočet zajímavých fyzikálních vlastností kvůli různorodému chování f -elektronů a interakcí kterým tyto elektrony jsou vystaveny. V této práci jsme se zabývali širokou škálou studií základních stavů CePd2X3 (X=Zn, Ga) a (Ce,U)nTIn3n+2 (T=Rh, Ir) sloučenin. Monokrystaly CePd2Zn3 a CePd2Ga3 byly připraveny poprvé pomocí Bridgmanovi metody. CePd2Ga3 se uspořádává feromagneticky pod teplotou TC = 6,7 K a vykazuje silnou magnetokrystalickou anizotropii. Ve sloučenině CePd2Zn3 byl odhalen antiferomagnetický fázový přechod pod teplo- tou TN = 1,9 K. Výsledky magnetizačních měření na Ce2IrIn8 odhalily efektivní magnetický mo- ment µeff = 2, 45µB/Ce3+ a paramagnetickou Curieovu teplotu θP = −31 K. Rozklad Hallova odporu ρxy(B) do komponent NHE a AHE odhalil dominanci anomálního příspěvku v teplotním oboru od 60 K do 100 K. Ce2RhIn8 byl stu- dován pomocí úhlové a polní závislosti měrného tepla a magnetizace. Výsledný fázový...
|
|
|
Study of the synthesis and processing conditions on the structure and properties of (Ba,Ca)(Ti,Zr)O3 lead-free ceramics
Bijalwan, Vijay ; Liedermann, Karel (oponent) ; Olhero,, Susana Maria Henriques (oponent) ; Button, Timothy William (vedoucí práce)
The lead free piezoelectric ceramic is a current topic of interest to replace lead based ceramics due to the demand of environmental protection and health concerns. Different materials have been discovered so far, including (K, Na) NbO3 (KNN), (Bi, Na) TiO3 (BNT), (Bi, Na) TiO3 – BaTiO3 (BNT-BT) etc. However, their piezoelectric properties are not fully comparable to the lead based ceramics (e.g. Lead zirconate titanate ((Pb Zr)TiO3). To match the high functional properties of Pb-based materials, a new material system, (1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 or (Ba, Ca) (Zr, Ti) O3 ((1-x)BZT-xBCT or BCZT) was recently found, which possess very high piezoelectric and dielectric properties. The drawback of this composition is its very high sintering temperature (1520°C) in order to achieve high piezoelectric properties (e.g. Piezoelectric constant d33 > 600 pC/N). In this work, based on BCZT system, ceramics with high functional properties were fabricated by addition/substitution of CeO2 while reducing its sintering temperature to 1350°C. The CeO2 addition (y = 0.07 wt.%) to (Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9) O3 ceramic reduced its sintering temperature drastically and high densification was achieved at 1350°C, together with increased Curie Temperature, TC ~ 105°C, and controlled grain size ~ 10 - 13 m. The phase transition from rhombohedral to tetragonal (R-T) was identified between y = 0 - 0.1 wt.% by the X ray diffraction (XRD) which in line with the Raman spectra analysis. A detailed study of microstructural and structural characteristics is shown with its correlation to the dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties. Best functional properties were observed for BCZT - y wt.% CeO2 ceramics where y=0.07 wt.%, in which piezoelectric constant d33 = 507±20pC/N, planar coupling coefficient kp = 51.8 %, dielectric permittivity r = 4091±100, tangent loss tan = 0.02, remenant polarization Pr = 13.58C/cm2, coercive field EC = 2.13kV/cm and normalized strain d33* or Smax/Emax = 840pm/V. The two step sintering (TSS) technique demonstrated a homogeneous grain growth and high density (~ 99% of theoretical density). (Ba0.85Ca0.15-y Cey) (Zr0.1Ti0.9) O3 (BCCeZT) lead free piezoelectric ceramics were also prepared where CeO2 was used as a substitution at A-site of BCZT’s lattice system. The shifting of XRD peaks towards higher angles suggests cell contraction and we speculate occupation of Ce ions at A site. It is found that ~ (10 - 12) m grain size is critical for the processing of high performance lead free BCCeZT ceramics. The best properties were obtained for y;Ce = 0.00135 sintered at 1350°C/4h having as d33 = 501±10 pC/N, kp = 38.5±1.92 %, Pr = 12.19 C/cm2, TC = 108.1 °C and strain (S) of 0.14 %. To investigate further the effects of A-site substitution, (Ba1-x-y Cax Cey) (Zr0.1 Ti0.9) O3 ceramics (x:Ca = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 and y;Ce = 0.00135) were fabricated. Again, when grain size was ~ 13um, high piezoelectric properties (d33 = 457pC/N) for x;Ca = 0.15 were observed when sintered at 1425 °C, while when grain size > 16 microns, d33 reduced below 200 pC/N. the XRD analysis shows the phase transition from orthorhombic to tetragonal as x;Ca content increases.
|
|
|
Studium magnetických domén pomocí mikroskopie magnetických sil
Kalabis, Ivo ; Uhlířová, Klára (vedoucí práce) ; Veis, Martin (oponent)
Tato práce se věnuje problematice studia magnetických domén pomocí mikroskopie magnetických sil. Podává úvod do mikroskopií sondou s důrazem na technické detaily jako je kalibrace a vady skenerů. Byli ověřeny kalibrace dvou různých mikroskopů (Bruker Dimension Edge a attoAFM/MFM Ixs), na kterých následně proběhlo samotná studium magnetických domén. Na prvním mikroskopu byla za pokojové teploty změřena tenká vrstva granátu (YSm)3(FeGa)5O12 a porovnána s metodou Kerrovy mikroskopie. Na druhém mikroskopu (attoAFM/MFM Ixs) jsme se zabývali vývojem domén jednoosého feromagnetu UCoGa při nízkých teplotách (pod a v okolí Curieovy teploty Tc = 48 K) včetně závislosti na magnetických polích. Bylo změřeno několik závislostí monokrystalu UCoGa pro různé (nízké) teploty a pro různá magnetická pole.
|
|
|
Určení kinetických parametrů reakcí pomocí DSC měření
Kopecký, Jan ; Kouřil, Miloslav (oponent) ; Jan, Vít (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá DSC měřením a výpočtem kinetických parametrů. V teoretické části je nejprve stručně popsána alotropie železa a poté popis samotné DSC analýzy. Práce také obsahuje rozdělení a odvození isokonverzních metod pro výpočet aktivační energie. V experimentální části je provedena série měření čistého železa připraveného metodou Cold Spray. V práci je zkoumán vliv deformace na Curieho teplotu magnetické přeměny v -Fe a transformace > v Fe. Pro transformaci > je vypočtena aktivační energie pro různé stupně deformace. Stupeň deformace je sledován kanálovacím kontrastem.
|
|
|
Ab initio calculation of doping in Ni2MnGa alloy
Janovec, Jozef ; Černý, Miroslav (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
The subject of this work is theoretical study of Ni-Mn-Ga system, known due to the magnetic shape memory effect. Calculations were performed using the Exact Muffin-Tin Orbitals method in combination with the Coherent Potential Approximation within the Korringa-Kohn-Rostoker formalism. The total energy was calculated by Full Charge Density method. Effects of Zn or Cd dopings on total energies along the tetragonal deformation path and consequently on martensite transformation temperature TM and Curie temperature TC were examined. Off-stoichiometric alloys with excess of Mn at the expose of Ga were studied as well. The increase in TM for all cases of doping in Ga sublattice and the decrease in TM for both cases of doping in Mn sublattice were predicted. Regarding TC, all types of doping should decrease Curie temperature with an exception of magnetic transition in the off-stoichiometric martensite.
|
host ::
RSS.