Electronic properties of the substituted rare-earth A2B2O7 oxides
| Thesis title in Czech: | Elektronové vlastnosti substituovaných vzácnozeminných A2B2O7 oxidů |
|---|---|
| Thesis title in English: | Electronic properties of the substituted rare-earth A2B2O7 oxides |
| Academic year of topic announcement: | 2020/2021 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Milan Klicpera, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 08.09.2020 |
| Date of assignment: | 08.09.2020 |
| Confirmed by Study dept. on: | 26.10.2020 |
| Advisors: | RNDr. Kristina Vlášková, Ph.D. |
| Guidelines |
| - study of scientific articles in international journals
- preparation of polycrystalline and single crystalline samples - measurement of bulk material properties - microscopic properties measurements - measurement of physical properties under extreme conditions |
| References |
| scientific articles in international journals |
| Preliminary scope of work |
| Kubické vzácno-zeminné oxidy A2B2O7, kde A značí vzácnou zeminu a B je přechodový kov nebo prvek z hlavní skupiny, jsou systematicky studovány pro jejich často exotické krystalografické a elektronové vlastnosti. V těchto materiálech byly pozorovány rozmanité základní stavy, magnetické structury, a předpovídané elektronové, magnetické a dokonce topologické vlastnosti určené vzájemným působením elektron-elektronových korelací a spin-orbitální interakce. Geometrická frustrace magnetických momentů na krystalografických pozicích A a/nebo B rovněž nabízí široké pole pro vědecká zkoumání těchto oxidů. A2B2O7 oxidy obecně krystalizují v kubické structure typu porušený-fluorit nebo pyrochlor, v závislosti zejména na vzájemné velikosti poloměrů iontů A a B. Navíc, magnetické ionty na Wyckoffových pozicích A a/nebo B silně ovlivňují elektronové vlastnosti A2B2O7 oxidů, přičemž širší systematické studie vlivu substituce na fyzikální vlasnosti chybí. Mnoho těchto oxidů bylo připraveno pouze ve formě polykrystalického prášku, zatímco pouze studium monokrystalů může plně objasnit jejich často exotické chování. Zejména mikroskospické experimenty s využitím synchrotronového záření a neutronového rozptylu se ukázala jako stěžejní pro studium A2B2O7 materiálů. Problematika A2B2O7 oxidů je velmi aktuální, přičemž mnoho aspektů zůstává dosud neobjasněných.
Navrhovaná práce je zaměřena na komplexní studium oxidů se strukturním vzorcem A2B2O7. Jejich příprava, charakterizace, podrobné zkoumání vlivu substitucí iontů na pozici A, případně B, na jejich elektronové vlastnosti tvoří obsah navrhované práce. Experimentální výsledky budou podpořeny teoretickými výpočty, a společně povedou k pokroku v dané oblasti. |
| Preliminary scope of work in English |
| Cubic rare-earth A2B2O7 oxides, with A standing for a rare-earth element and B for a transition metal or main block element, have been systematically studied for their frequently exotic crystallographic and electronic properties. Diverse ground states, magnetic structures, and predicted exciting electronic, magnetic, and even topological properties originating from a competition between electron-electron correlations and spin-orbit coupling have been reported. The geometrical frustration of magnetic moments residing on the A and/or B crystallographic positions offers a playground for scientific investigations as well. The A2B2O7 oxides crystallize generally in cubic structure of defect-fluorite or pyrochlore type, depending mainly on the respective ionic radius of A and B elements. Moreover, the magnetic ions occupying A and/or B Wyckoff positions strongly influence electronic properties of A2B2O7 oxides, while the systematic studies of the impact of substitution on physical properties are missing. A number of those oxides was synthesized in the form of polycrystalline powder only, whereas the studies on single crystals are crucial to fully uncover their frequently exotic properties. Especially microscopic experiments employing synchrotron radiation and neutron scattering have been shown to be essential for the study of A2B2O7 materials. The study of A2B2O7 oxides is highly topical and many aspects are still far not clear.
The proposed work is focused on a complex study of oxides from rare-earth A2B2O7 family. Their preparation, characterization, detailed investigation of an influence of ions substitutions on A position, and eventually B position, on their electronic properties form the content of this work. Experimental results will be supported by theoretical calculations, together leading to a substantial progress in the field. |