Orbital order and magnetoelectric coupling in manganites and jarosites

Promotie: dhr. A.J.C. Buurma, 11.00 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Orbital order and magnetoelectric coupling in manganites and jarosites

Promotor(s): prof.dr. T.T.M. Palstra

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

 

Overgangsmetaaloxiden vertonen een enorme variatie in fysisch gedrag waaraan complexe fysica ten grondslag ligt. De verandering in fysische eigenschappen worden vaak teweeg gebracht door kleine extern aangelegde verstoringen van het kristalrooster door een magnetisch of elektrisch veld. In het onderzoek dat hier aan bod komt, trachten we dit subtiele samenspel tussen kristalrooster en de fysische eigenschappen beter te begrijpen.

Dit proefschrift behandelt twee groepen multifunctionele overgangsmetaaloxiden. De eerste groep omvat gedoteerde orthorhombisch neodymium manganaat met orbitaal ordening. Zowel dotering met divalent calcium als dotering van gallium op octahedrale mangaan positie beide de orbitaal ordening verstoren. Aan de hand van de gemeten poederdiffractiepatronen kunnen we aantonen dat het eerste orde karakter van de orbitaal orde-wanorde overgang terrein prijsgeeft aan een tweede orde faseovergang bij hogere substitutiegraden. Uit magnetische karakterisaties komt naar voren dat gallium gedoteerde manganaten ferromagnetisme ontwikkelen als gevolg van een verstoring van de orbitaal ordening en het magnetische verzadigingsmoment hoger wordt met hogere gallium substitutiegraad. We proberen het ferromagnetisme te verklaren aan de hand van twee modellen.

De tweede groep materialen die wordt bestudeerd, zijn de magnetoelektrische materialen. In dergelijke materialen is het mogelijk om langs magnetische weg een elektrische polarisatie aan te leggen of de elektrische polariseerbaarheid van het materiaal te beïnvloeden. Andersom is het mogelijk om via een elektrisch veld de magnetische eigenschappen aan te passen. We richten ons op materialen met een driehoekschikking van antiferromagnetisch gekoppelde magnetisch gefrustreerde ionen. We bestuderen een nieuw magnetoelektrisch koppelingsmechanisme in jarosieten en vergelijken de magnetische fasediagrammen vanhexagonale manganaten.