velikost textu

Electronic properties and structure of selected rare earth and uranium compounds: influence of impurities

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Electronic properties and structure of selected rare earth and uranium compounds: influence of impurities
Název v češtině:
Elektronové vlastnosti a struktura vybraných vzácně zeminných a uranových sloučenin: vliv nečistot
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Vladimír Sechovský, DrSc.
Oponenti:
Ing. Oldřich Schneeweiss, DrSc.
prof. Dr. Ing. David Sedmidubský
Id práce:
44041
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Fyzika kondenzovaných látek a materiálový výzkum (4F3)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 6. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
feromagnetismus, supravodivost, nekonvenční supravodivost, SmPd2Al3, YPd2Al3, UCoGe
Klíčová slova v angličtině:
ferromagnetism, superconductivity, unconventional superconductivity, SmPd2Al3, YPd2Al3, UCoGe
Abstrakt:
Název práce: Elektronové vlastnosti a struktura vybraných vzácně zeminných a uranových sloučenin; vliv nečistot Autor: Jiří Pospíšil Abstrakt: Tato práce pojednává o studiu vlivu nečistot na magnetické a supravodivostní vlastnosti vybraných materiálů obsahujících prvky vzácných zemin a uran. Výzkum je zaměřen na definovanou přípravu studovaných materiálů, detailní chemickou a strukturní analýzu a na experimenty zaměřené na stanovení vzájemných relací mezi složením/čistotou materiálů a jejich magnetismem a transportními vlastnostmi. Výzkum byl veden dvěma směry – 1) příprava co nejčistších možných materiálů a 2) řízené dopování čistých materiálů. Pro studium byly vybrány 3 typy materiálů. SmPd2Al3 s komplexním magnetismem samaria a dosud nepřipravená sloučenina YPd2Al3 reprezentují vzácně zeminné materiály. UCoGe s kontroverzní koexistencí feromagnetismu a supravodivosti reprezentuje uranové materiály. Klíčovou technologíí celé práce je čištění kovů o co nevyšší komerční dostupné čistotě metodou Solid State Electrotransport (SSE). SSE proces byl aplikován také na sloučeninu UCoGe. Sloučenina SmPd2Al3 byla úspěšně připravena ve formě monokrystalu v průběhu této práce jako jediný existující krystal v současnosti. Detailní měření elektronových vlastností na připraveném krystalu dovolila studium anizotropního magnetismu ve smyslu specifického fyzikálního chování Sm3+ iontu. Bylo shledáno, že sloučenina YPd2Al3 je nový supravodič ve skupině materiálů o složení REPd2Al3. TSC je silně ovlivněna tepelným zpracováním – 0,6 K v zakaleném a 2,2 K v žíhaném vzorku. Supravodivost je diskutována ve smyslu BCS teorie a vlivu materiálového pnutí. Silný vliv žíhacího procesu a čistoty vzorků byl objeven v případě sloučeniny UCoGe. Zakalené vzorky jsou téměř nesupravodivé a paramagnetické. Oproti tomu byla objevena supravodivost na žíhaných materiálech při TSC ≈ 0,7 K spolu s anomálním magnetickým stavem. Feromagnetismu nebylo dosaženo a rozvinuly se pouze silné spinové fluktuace pod 2 K. Na základě experimentálních dat byl sestaven fázový diagram sloučeniny UCoGe, kde se feromagnetismus objevuje až v magnetickém poli (10 mT), což následně vedlo k neobvyklému růstu TSC. Měření monokrystalů UCoGe potvrdilo silnou magnetokrystalovou anistropii a existenci jednoosých spinových fluktuací ve vysokých teplotách (≈ 100 K). Přesto všechno žádný monokrystal připravený standardní metodou nebyl supravodivý ani po žíhání. Dopování mělo značný vliv jak na magnetismus tak na supravodivost UCoGe. Dopování transitivními kovy zvyšovalo TC v omezeném koncentračním rozsahu (0-10 %) až k 10 K. Oproti tomu Th feromagnetismus potlačilo. Dopování mělo zásadní vliv na supravodivost, která byla okamžitě potlačena už při 1 % obsahu dopujícího prvku. Rychlé potlačení supravodivosti je výsledek podporující nekonvenční supravodivost sloučeniny UCoGe ve smyslu Gorkov Abrikosov teorie.
Abstract v angličtině:
Title: Electronic properties and structure of selected rare earth and uranium compounds; influence of impurities Author: Jiří Pospíšil Abstract: This thesis is devoted to studies of influence of impurities and/or chemical varieties on magnetic and superconducting properties of selected metallic materials containing rare earth and uranium. The research generally consisted of the defined preparation of studied materials, detailed composition and structure characterisation, experiments focussed on determination of mutually related magnetic, transport and thermal properties followed by data analysis of relations between material composition/quality and material properties. The technology phase was carried out in two ways – 1) preparation of the best pure materials as possible and 2) controlled doping of pure materials. Three main study cases have been chosen: SmPd2Al3 – the representative of the complex magnetism of the Sm3+ ion, the so far unexplored superconductor YPd2Al3 were selected as the RE materials candidates and the controversial ferromagnetic superconductor UCoGe. The key ingredient of the initial technology phase was the refining the commercially available best element metals to the laboratory best achievable purity grade by the unique Solid State Electrotransport (SSE) method. SSE has been also applied for refining a compound, namely UCoGe. A high-quality SmPd2Al3 single crystal has been prepared and characterized within this work, to our knowledge the world wide only crystal of this material. The detailed measurements of electronic properties of this crystal allowed determining for the first time the anisotropic magnetism of this material with the specific aspects of the Sm3+ ion physics. YPd2Al3, originally selected as a non-f-electron analogue to SmPd2Al3, has been found by us as a new superconductor in the REPd2Al3 group of materials. TSC is strongly sample dependent – 0.6 K in the as cast samples and 2.2 K in the annealed samples. The observed superconducting behaviour of YPd2Al3 was discussed in terms of BCS concept and influence of internal stresses of the material. A considerable influence of sample state and purity was found in the case of UCoGe. While the as cast samples were poor superconductors and paramagnets the annealed samples were characterized by a robust superconductivity at TSC ≈ 0.7 K and anomalous magnetic ground state. The ferromagnetism did not develop and only strong spin fluctuation regime was found below 2 K. The unique phase diagram of the UCoGe has been established on the basis of all experimental results. A ferromagnetic state develops under the low (10 mT) magnetic field, which leads to an anomalous increase of TSC. The large high-quality single crystals fabricated by targeted growth processes revealed the strong magnetocrystalline anisotropy and existence of the uniaxial spin fluctuations at high temperatures (≈ 100 K) but after none of them exhibited superconductivity. Superconductivity has not appeared even after proper thermal treatment. The doping has a strong influence on both magnetism and superconductivity of UCoGe. The transition metals promote the ferromagnetism – the TC increased almost up to 10 K but only on the narrow concentration region (0-10 %). Contrary the transition metals the Th doping suppresses the ferromagnetism. The superconductivity is instantly suppressed by doping (1 %) which supports the unconventional UCoGe superconducting state in accordance with the Gorkov Abrikosov theory predictions.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D. 7.4 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D. 125 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D. 110 kB
Stáhnout Posudek vedoucího prof. RNDr. Vladimír Sechovský, DrSc. 123 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Oldřich Schneeweiss, DrSc. 80 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Dr. Ing. David Sedmidubský 120 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. František Chmelík, CSc. 75 kB