Encina, Sergio (2019) Estudio de las fases magnéticas del Ce(Sc_1-yTi_y)Ge mediante transporte eléctrico en condiciones extremas de campo magnético y temperatura / Study of the magnetic phases of Ce(Sc_1-yTi_y)Ge by electrical transport under extreme magnetic field and temperature conditions. Tesis Doctoral en Física, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En las ultimas décadas, el estudio de compuestos intermetálicos basados en Ce llevó al descubrimiento e identificación de nuevos fenómenos físicos y estados fundamentales de la materia. Algunos de estos nuevos fenómenos incluyen las redes de Kondo, los fermiones pesados (como el CeAl_3), la superconductividad no convencional (CeCu_2Si_2), ordenes magnéticos anómalos (CeRh_3B_2), metamagnetismo (CeRu2Si2), inestabilidades de valencia (CeNi), etc. El número creciente de investigaciones en estos sistemas llevo a la propuesta de nuevas teorías y conceptos para la física de la materia condensada. En este trabajo se presentan los resultados del estudio de las propiedades magnéticas y de transporte de aleaciones en base a dos compuestos tetragonales de cerio que son excepcionales: el CeTiGe, que presenta una transición metamagnética de primer orden a H_c~120 kOe, y el CeScGe, que con TN = 47K es el antiferromagneto en base a cerio con temperatura de orden más elevada. En los rangos de trabajo, 0;05K ≤ T ≤ 300K y H ≤ 16 kOe, se investigan diversos estados magnéticos y transformaciones entre ellos. En particular, se estudian más detalladamente transiciones antiferromagnéticas, ferromagnéticas y transformaciones metamagnéticas tanto entre un estado paramagnético y uno polarizado, como el metamagnetismo más convencional entre un estado antiferromagnético y uno ferromagnético. Las aleaciones basadas en los compuestos estudiados permiten determinar cómo evolucionan las temperaturas de orden, otras temperaturas características y los campos críticos, para así construir diagramas de fases magnéticas y determinar sus interrelaciones. En primera medida, en este trabajo se estudia la transición metamagnética y el estado fundamental del CeTiGe a partir del efecto que produce alear cada uno de sus elementos constituyentes. Se encontró que aleando cualquiera de los tres elementos los compuestos resultantes presentan una transición metamagnética similar a la del compuesto estequiométrico. En particular, al sustituir con Sc en lugar de Ti el campo crítico de las aleaciones disminuye y presentan un comportamiento distinto a los líquidos de Fermi (\non Fermi liquid") lo cual es un indicio de estar en las cercanías de un punto crítico cuántico. Posteriormente, en este trabajo estudiamos la evolución de la temperatura de orden al realizar la sustitución de Ti por Sc en el Ce(Sc_1-yTi_y)Ge. Se observa que la temperatura de orden antiferromagnética se reduce más de 4 veces y cambia el tipo de orden magnético pasando a ser ferromagnético con dicha aleación. Otro resultado notable es que en un rango de sustitución intermedio las aleaciones presentan transiciones metamagnéticas entre un estado antiferromagnético y uno ferromagnético. Para poder realizar gran parte de las mediciones realizadas, como parte de este trabajo se instaló un criostato de dilución en el laboratorio de Bajas Temperatura del Centro Atómico Bariloche, realizándose las calibraciones pertinentes a campo nulo y con campo externo aplicado. También se diseñaron e implementaron distintos métodos de medición de propiedadesde transporte eléctrico bajo campo magnético aplicado.
Resumen en inglés
In the last decades, the study of Ce-based intermetallic compounds led to the discovery and identication of new physical phenomena and fundamental states of matter. Some of these new phenomena include Kondo lattices, heavy fermion compounds (such as CeAl_3), unconventional superconductivity (CeCu_2Si_2), anomalous magnetic orders (CeRh_3B_2), metamagnetism (CeRu2Si2), valence instabilities (CeNi), etc. The increasing number of investigations in these systems led to the proposal of new theories and concepts for the physics of condensed matter. This work presents the results of the study of the magnetic and transport properties of alloys based on two exceptional tetragonal cerium-based compounds: CeTiGe, which presents a rst-order metamagnetic transition at H_c~120 kOe, and CeScGe, the cerium-based antiferromagnet with the highest ordering temperature (TN = 47 K). In the ranges of working parameters, 0;05K ≤ T ≤ 300K and H ≤ 16 kOe, various magnetic states and transformations among them are investigated. In particular, antiferromagnetic) and ferromagnetic transitions, and metamagnetic transformations are studied both between a paramagnetic and a polarized state and within the more conventional antiferromagnetic to ferromagnetic state. The alloys based on the studied compounds allowed to determine how the ordering temperatures and other characteristic temperatures, and critical elds, evolve and, therefore, to build magnetic phase diagrams and determine their interrelations. Firstly, in this work, we study the metamagnetic transition and the fundamental state of CeTiGe from the effect of alloying each of its constituent elements. It was found that by alloying any of the three elements, the resulting compounds have a metamagnetic transition similar to that of the stoichiometric compound. In particular, when replacing Sc instead of Ti, the critical eld of the alloys decreases and has a non-Fermi liquid behavior, which is an indication of being in the vicinity of a quantum critical point. Subsequently, we study the evolution of the ordering temperature while substituting Sc by Ti in Ce(Sc_1-yTi_y)Ge. It is observed that the temperature of the antiferromagnetic ordering is reduced more than four times, and the type of magnetic order changes to a ferromagnetic one. Another notable result is that in an intermediate substitution range, the alloys show metamagnetic transitions between an antiferromagnetic to a ferromagnetic state. To be able to perform a large part of the measurements presented, as part of this work, a dilution cryostat was installed in the Low-Temperature Laboratory of the Bariloche AtomicCenter. The relevant calibrations were performed at zero eld and with external eld applied. Also, different methods of measuring electrical transport properties under the applied magnetic eld were designed and implemented.
| Tipo de objeto: | Tesis (Tesis Doctoral en Física) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Magnetic properties; Propiedades magnéticas; Antiferromagnetism; Antiferromagnetismo; KONDO effect; Efecto KONDO; |
| Referencias: | La bibliografía se encuentra al final de cada capítulo. |
| Materias: | Física |
| Divisiones: | Investigación y aplicaciones no nucleares > Física > Bajas temperaturas |
| Código ID: | 1203 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 24 Aug 2023 15:21 |
| Última Modificación: | 24 Aug 2023 15:21 |
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