|
|
Ultrapure metallic materials
Prachařová, Marcela ; Kalbáčová Vejpravová, Jana (advisor)
Title: Ultrapure metallic materials Author: Bc. Marcela Janatová Department: Department of Condensed Matter Physics Supervisor: RNDr. Jana Poltierová Vejpravová, Ph.D. Supervisor's e-mail address: jana@mag.mff.cuni.cz Abstract This thesis deals with crystal structure and magnetic properties of RCr2Si2 (R = Pr, Tb, Er) and RCr2Si2C (R = La, Ce, Pr, Nd) compounds. All prepared samples were characterized by powder X-ray diffraction and investigated by specific-heat, magne- tization and AC-susceptibility measurements in the temperature range 2-900 K and in magnetic fields up to 9 T. The results suggest non-trivial magnetic ordering of the Cr sublattice in all studied compounds, accompanied with ferromagnetic ordering of the Pr and Nd magnetic moments below the Curie temperature of 30 and 21 K in PrCr2Si2C and NdCr2Si2C, respectively, and possible metamagnetism in CeCr2Si2C. For RCr2Si2C compounds, the experimental evidence of Cr magnetism is corrobora- ted by results of extended first-principles calculations based on the density functional theory. Keywords: RCr2Si2 compounds; RCr2Si2C compounds; Magnetic ordering; Heat ca- pacity; Magnetization 1
|
|
|
Magnetic shape memory alloys: Effects of doping with Cu and Fe
Kancko, Andrej ; Colman, Ross Harvey (advisor) ; Uhlířová, Klára (referee)
In this thesis, the focus is set on studying the properties of Ni-Mn-Ga magnetic shape memory (MSM) alloys, ferromagnetic Heusler compounds, codoped with Fe and Cu. Codoping Ni-Mn-Ga MSM alloys with Fe and Cu had previously been studied due to a synergy in increasing the martensitic transformation temperature - a key parameter for practical applications of the magnetic shape memory effect. We present the preparation process of five Ni-Mn-Ga-Fe-Cu single crystals using the optical floating zone method, as well as the analysis of their composition, crystal structure and magnetic properties, performed following the growth. The results obtained from our single crystals were finally compared with the data from the previously studied polycrystalline Ni-Mn-Ga-Fe-Cu alloys, showing similar trends in increasing the martensitic transformation temperature, the Curie temperature and the saturation magnetisation.
|
|
|
Vliv pnutí na magnetooptické vlasnosti La2/3Sr1/3MnO3
Maleček, Tomáš ; Veis, Martin (advisor) ; Verhagen, Timotheus Guillaume Albertus (referee)
The influence of epitaxial strain on La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) thin films has been studied by magneto-optical spectroscopy. The investigated samples have been grown by pulsed laser deposition on four different substrates with varying degree of compressive and tensile strain. The spectra of the magneto-optical Kerr effect (MOKE) have been measured. Deterioration of magnetic properties with increasing epitaxial strain has been observed. The off-diagonal elements of the permittivity tensor, numerically calculated from the MOKE and spectroscopic ellipsometry measurements, confirmed two already reported electronic transitions. A third transition at around 4.3 eV has been observed on samples grown under compressive strain. The dependence of the Kerr rotation spectra on temperature has been measured for all four samples. The Curie temperatures have been estimated for all samples with the exception of LSMO grown on LaAlO3 which undergoes a spin reorientation transition at 200 K. The low temperature measurements on the compressively strained samples showed amplification of the third transition supporting the claim of it being paramagnetic. Also observed was a change in the spectra of the Kerr rotation of the sample grown on SrTiO3 which undergoes a structural transition at 105 K, and, therefore, changes the epitaxial strain.
|
|
|
Magnetism in non-centrosymmetric uranium compound: UIrSi3
Valenta, Jaroslav ; Prchal, Jiří (advisor) ; Halevy, Itzhak (referee) ; Isnard, Olivier (referee)
Title: Magnetism in the non-centrosymmetric uranium compound: UIrSi3 Author: RNDr. Jaroslav Valenta Department: Department of Condensed Matter Physics Supervisor of the doctoral thesis: RNDr. Jiří Prchal, Ph.D., DCMP Abstract: The study presented in this thesis is focused on UIrSi3 which is one of two known uranium compounds that crystallize in a non-centrosymmetric structure. This first study of UIrSi3 in single-crystalline form confirms antiferromagnetic order below TN = 41.7 K and reveals strong uniaxial anisotropy. The antiferromagnetic order is suppressed by application of a magnetic field along the c axis (0HC = 7.3 T at 2 K). In contrast, application of a magnetic field up to 14 T along the a axis gives paramagnetic response. The high TN, contrasting with the low 0HC, together with the opposite signs of the paramagnetic Curie temperatures of the a-axis and c-axis paramagnetic susceptibility indicate a competition between antiferromagnetic and ferromagnetic interactions. The first-order metamagnetic transition at HC shows asymmetric hysteresis which reflects a complex antiferromagnetic ground state. With increasing temperature, the hysteresis becomes gradually smaller and vanishes at 28 K where the first-order transition changes to second-order transition which remains up to TN. The point where the...
|
|
|
An investigation of novel electroceramic structures for new sensor applications
Nan, Bo ; Liedermann, Karel (referee) ; Milne, Steven (referee) ; Button, Timothy William (advisor)
Piezoelektrické keramické materiály jsou široce používány v mnoha aplikacích a průmyslových odvětvích, nicméně tradiční materiály obvykle obsahují olovo, které je toxické vůči životnímu prostředí. Většina zemí proto zavedla zákony a omezení, které postupně minimalizují spotřebu olova a podporují výzkum v oblasti bezolovnatých kompozic, které by nahradily olověné protějšky. Bezolovnatá piezoelektrická keramika se tak stala žhavým tématem v posledních letech. Nicméně výzkumy na praktické využití bezolovnatých piezoelektrických materiálů jsou jen zřídka publikovány. V této diplomové práci byl vybrán jeden z nadějných kandidátů na piezoelektrickou bezolovnatou keramiku (Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3 za účelem zkoumání metody snížení jeho vysoké teploty slinování pomocí dotování uhličitanem lithným, kde syntéza prášku byla připravená pomocí techniky sol-gel. Výsledky byly srovnány s konvenčním práškem syntetizovaným v pevné fázi. Vzorky vyrobené ze sol-gel prášku dopovaného 0.5% hmotn. uhličitanem lithným a slinované při 1300 °C po dobu 2 hodin vykazovaly d33 = 447 ± 9 pC N–1, teplotu Curie 98.7 °C a velikost zrn 7.0 ± 0.3 m. Další důležitou otázkou pro aplikace bezolovnatého piezoelektrického keramického materiálu je jeho výroba v různých konfiguracích. Použitím techniky odlévání pásky a aditivních výrobních postupů byla piezoelektrická keramika zpracována do tří různých konfigurací (2-2, 3-3 a 1-3), aby se překlenula mezera mezi materiálovými vědami a materiálovým inženýrstvím. Pro dolévání pásky byly použity suspenze na bázi oleje a vody. Pro přípravu neslinutých keramických fólií bez trhlin, byly pro odlévání na bázi oleje vyvinuty uhlíkové suspenze s obsahem pevných látek 25% hmotn. a BCZT suspenze s obsahem pevných látek 65% hmotn. Problém práškové hydrolýzy ve vodných suspenzích byl vyřešen povrchovou úpravou prášku Al(H2PO4)3, což umožnilo, aby byly tlusté vrstvy bez trhlin odlety v jednom kroku. Tlusté vrstvy slinované při 1500 °C vykazovaly relativní dielektrickou konstantu 1207, dielektrickou ztrátu 0.018 při 1 kHz, remanentní polarizaci 7.54 µC/cm2 a koercitivní síla intenzity pole (Ec) 0.23 kV/mm při 3 kV/mm. Pro tvarování BCZT v konfiguraci 3-3 a 1-3 byla použita přímá metoda tisknutí inkoustu. Pro správnou úpravu tiskového procesu byla použita inkoustová náplň s viskoelastickým chováním obsahující 41.6% obj. pevných látek BCZT a se zpracovatelskými přísadami (HPMC ~ 2.4% a PEI ~ 0.03%). Vzorky v konfiguraci 3-3, slinované při 1500 °C, vykazovaly nejvyšší dielektrické a piezoelektrické vlastnosti, kde Curieho teplota = 86 °C, tan = 0.021, remanentní polarizace = 4.56 µC/cm2 a d33 = 100 ± 4 pC/N. Vzorky v konfiguraci 1-3 slinované při 1500 °C, které byly smíchány s epoxidem, vykazovaly dielektrickou konstantu 144 a dielektrickou ztrátu 0.035 při 1 kHz. Tato práce popisuje tvarování bezolovnaté piezoelektrické keramiky s vynikajícími vlastnostmi v pokročilých strukturách jako krok k návrhu pro moderní senzorické a energy harvesting aplikace.
|
|
|
Ground state investigations of Ce and U intermetallic compounds
Bartha, Attila ; Prokleška, Jan (advisor) ; Detlefs, Blanka (referee) ; Michor, Herwig (referee)
Title: Ground state investigations of Ce and U intermetallic compounds Author: Attila Bartha Department: Department of Condensed Matter Physics Supervisor: RNDr. Jan Prokleška, Ph.D., Department of Condensed Matter Physics Abstract: Rare earth and actinide intermetallic compounds offer a plethora of interesting physical properties due to the varied behavior of f -electrons together with numerous interactions these electrons are exposed to. In this thesis we address a broad spectrum of ground state investigations on CePd2X3 (X=Zn, Ga) and (Ce,U)nTIn3n+2 (T=Rh, Ir) compounds. Single crystals of CePd2Zn3 and CePd2Ga3 compounds were synthesized for the first time using Bridgman method. CePd2Ga3 revealed a ferromagnetic transition with TC = 6.7 K with a strong magnetocrystalline anisotropy. CePd2Zn3 orders antiferromagnetically below TN = 1.9 K. Results of magnetization measurements on Ce2IrIn8 revealed effective magnetic moment µeff = 2.45µB/Ce3+ and a paramagnetic Curie temperature θP = −31 K. Decomposition of Hall resistivity ρxy(B) into NHE and AHE revealed a predom- inance of AHE in the temperature range from 60 K up to 100 K. Ce2RhIn8 was studied by means of magnetic field and angle dependent magnetization and heat capacity measurements. The resulting phase diagram reveals a complete unfold- ing and...
|
|
|
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 (referee) ; Olhero,, Susana Maria Henriques (referee) ; Button, Timothy William (advisor)
V poslední době je snahou nahradit klasickou komerční olovnatou piezoelektrickou keramiku bezolovnatou, z důvodu zvýšeného zájmu o ochranu životního prostředí a zdraví. Různé typy materiálů již byly navrženy, jako například (K, Na) NbO3 (KNN), (Bi, Na) TiO3 (BNT), (Bi, Na) TiO3 – BaTiO3 (BNT-BT), ale jejich piezoelektrické vlastnosti zatím nedosáhly takových hodnot jako u olovnatý chkeramik (např. olovnatý titanát olova ((Pb Zr)TiO3). Nejvíce se olovnatým materiálů blíží bezolovnatý systém na bázi (1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 nebo (Ba, Ca) (Zr, Ti) O3 ((1-x)BZT-xBCT, BCZT) a to díky vysokým piezoelektrickým a dielektrickým parametrům. Nevýhodou tohoto prostředku je jeho velmi vysoká teplota slinování (1520 ° C) za účelem dosažení vysokých piezoelektrických vlastností (např. Piezoelektrické konstanty d33 > 600 pC / N). Tato práce se zabývá bezolovnatou keramikou na bázi BCZT, její výrobou a vylepšením piezoelektrických vlastností dopováním CeO2. Přidáním CeO2 (y wt.%) do (Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9) O3 se výrazně snížila slinovací teplota a došlo ke zhutnění při 1350°C. U této kompozice se Curieova teplota pohybovala kolem TC~105°C a velikost zrn byla v rozmezí ~ 10-13 m. Fázový přechod z romboedrické struktury na tetragonální (R-T) byl zjištěn pomocí rentgenové spektroskopie u y = 0 - 0.1 wt.%, což koreluje s výsledky Ramanovy spektrální analýzy. Mikrostrukturní a strukturní charakteristiky byly detailně studovány v korelaci s dielektrickými, feroelektrickými a piezoelektrickými vlastnostmi. Nejlepší funkční vlastnosti byly dosaženy pro keramiku BCZT – 0.07 wt.% CeO2. Tato keramika vykazovala piezoelektrický nábojový koeficient d33 = 507±20pC/N, elektromechanický planární koeficient kp = 51.8 %, dielektrickou konstantu r = 4091±100, ztrátový činitel tan = 0.02, remanentní polarizaci Pr = 13.58C/cm2, intenzitu koercitivního pole EC = 2.13kV/cm při normovaném napětí, d33* nebo Smax/Emax = 840pm/V. Dvoustupňovou kalcinační technikou bylo docíleno homogenního růstu zrn s vysokou relativní hustotou (~ 99% teoretické hustoty). Tato kompozice BCZT- CeO2 vykazovala stálé feroelektrické, dielektrické a piezoelektrické vlastností i při velikosti zrn 10 µm. Bezolovnatá piezoelektrická keramika (Ba0.85Ca0.15-y Cey) (Zr0.1Ti0.9) O3 (BCCeZT) byla dále dopována CeO2 s cílem substituce Ce4+ v místě A krystalické mřížky. Posunutí rentgenových vrcholů k vyšším úhlům naznačuje kontrakce mřížky, což by mohlo způsobit obsazení iontů ceru v místech A této soustavy. Bylo zjištěno, že velikost zrn kolem 10 - 12 m je významná pro vysokou piezoaktivitu bezolovnaté BCCeZT keramiky. Nejvyšší piezoelektrické vlastnosti tato keramika vykazovala při y;Ce = 0.00135 a slinovaná na teplotě 1350°C/4h, kdy piezoelektrické parametry byly d33 = 501±10 pC/N, kp = 38.5±1.92 %, Pr = 12.19 C/cm2, TC = 108.1 °C a s maximální deformací S do 0.14 %. Pro další studium substituce v místě A, byly vyrobeny keramické materiály (Ba1-x-y Cax Cey) (Zr0.1 Ti0.9) O3 (x:Ca = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 a y;Ce = 0.00135). Opět se ukázalo, že pokud byla velikost zrn ~13um, tak keramika vykazovala vysoké piezoelektrické vlastnosti (d33 = 457pC/N) pro x = 0.15 % kalcinované na teplotě 1425 °C. Když se se velikost zrn zvýšila nad 16 um, piezoelektrický nábojový koeficient d33 klesl na 200 pC/N. Rentgenová analýza ukázala změnu fázové struktury z rombické na tetragonální při zvýšení obsahu vápníku.
|
|
|
Magnetic Domain Imaging Using Magnetic Force Microscopy
Kalabis, Ivo ; Uhlířová, Klára (advisor) ; Veis, Martin (referee)
This work deals with problem about study of magnetic domains by magnetic force microscopy. We introduce scanning probe microscopy with a focus on technical details such as calibrations and scanner defects. The calibrations were checked on two different microscopes Bruker Dimension Edge and attoAFM/MFM Ixs. The microscopes where then used for magnetic domains studies. On first microscope at room temperature was measured thin film of garnet (YSm)3(FeGa)5O12 and it was compared with Kerr microscopy. On second one (atto AFM/MFM Ixs) we dealt with evolution of domains in uniaxial ferromagnet UCoGa at low temperatures (under and around Curie temperature Tc = 48 K) including dependency on magnetic fields. There were measured several dependences of single crystal UCoGa for different (low) temperatures and different magnetic fields.
|
|
|
determination of kinetic parameter of reactions using DSC
Kopecký, Jan ; Kouřil, Miloslav (referee) ; Jan, Vít (advisor)
The master thesis deals with DSC measurments a calculation of kinetic parameters. In the theoretical part, iron alotropy is briefly described, followed by a description of the DSC analysis itself. The thesis also includes division and derivation of isoconversional methods for calculating the activation energy. In the experimental part, a series of measurments is perfomed on pure iron prepared by Cold Spray method. In the paper the influence of deformation on the Curie temperature of the magnetic transformation in -Fe and transformation > is investigated. The activation energy is calculated for transformation > for different degrees of deformation. The degree of deformation is monitored by channeling contrast.
|
|
|
Ab initio calculation of doping in Ni2MnGa alloy
Janovec, Jozef ; Černý, Miroslav (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Cieľom tejto práce je teoretické štúdium systému Ni-Mn-Ga, vykazujúceho efekt magnetickej tvarovej pamäti. Pri výpočtoch bola použitá metóda Exaktných Mufiin-Tin Orbitálov v kombinácii s aproximáciou koherentného potenciálu vrámci Korringa-Kohn-Rostoker formalizmu. Totálna energia bola spočítaná pomocou metódy úplnej nábojovej hustoty. Skúmaný bol vplyv dopovania zinkom alebo kadmiom na totálne energie pozdĺž tetragonálnej deformačnej dráhy a následne na teplotu martenzitickej premeny TM a Curieho teplotu TC. Taktiež boli skúmané nestechiometrické zliatiny prebytkom Mn na úkor Ga. Výsledky predikujú nárast TM po všetkých pozorovaných substitúciách v podmriežke Ga a pokles TM po substitúciách v podmriežke Mn. Curieho teplotu znižujú všetky študované substitúcie s výnimkou zmeny magnetického usporiadania v martensite nestechiometrickej zliatiny.
|
guest ::
