Nadir toprak elementli manganit bileşiklerinde meydana gelen yapısal ve manyetik faz geçişlerinin incelenmesi
Investigation of structure and magnetic phase transitions in rare-earth manganite compounds
Yazar: CUMHUR GÖKHAN ÜNLÜ
Danışman: DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektron mikroskobu = Electron microscope ; Manyetizma = Magnetism ; Mikroskopi-elektron taramalı = Microscopy-electron scanning ; Perovskitler = Perovskite ; İletim elektron mikroskobu = Transmission electron microscope

Özet:
0.4) olan manganit bileşiklerinde meydana gelen yapısal ve manyetik faz geçişleriincelenmiştir. La1.4-xAxCa1.6Mn2O7 (x=0, 0.2, 0.4) manganit bileşiklerinde, Layanına, farklı değerliklere sahip Na+1, Ba+2, Nd+3 elementlerinin katkılanmasının, malzemenin yapısal ve manyetik özellikleri üzerineetkisi araştırılmış ve elde edilensonuçlar değerlendirilerek malzemelerin manyetokalorik özellikleri açığaçıkarılmıştır.Bileşiklerin yapısal özellikleri X-Işını Kırınım (XRD) yöntemi, Taramalı ElektronMikroskobu (SEM) ve Yüksek Çözünürlüklü Elektron Mikroskobu (HRTEM)kullanılarak araştırılmıştır. Bileşiklerin manyetik özelliklerini belirlemek için iseManyetik Özellikler Ölçüm Sistemi (MPMS) kullanılmıştır.Bu tez çalışmasında incelenen bileşikler Sol-Jel yöntemi ile üretilmiştir. Üretilenbileşiklerde kristalleşmeyi sağlamak için ısıl işlem uygulanmıştır. Bileşiklereuygulanacak en ideal ısıl işlem sıcaklığını bulabilmek için La1.4Ca1.6Mn2O7bileşiğine, 1000oC, 1200oC ve 1400oC'de 24 saat süreyle üç farklı sıcaklıkta ısılişlem uygulanmıştır. Üç farklı sıcaklıkta ısıl işlem gören bu bileşiklerin yapısal vemanyetik özellikleri araştırılmış ve elde edilen sonuçlar ışığında, en ideal ısıl işlemsıcaklığının 1400oC olduğuna karar verilmiştir.XRD analizleri sonucunda, Na+1 ve Ba+2 katkılı La1-xAxCa1.6Mn2O7 (x=0.2 ve 0.4)bileşiklerinin kristal yapılarının tetragonal (I4/mmm) tabakalı perovskit yapıdaolduğu XRD yöntemi ile belirlenmiş ve bu sonuç HRTEM analizi ile desteklenmiştir.Bu bileşiklere yapılan katkı miktarının artmasıyla da Curie Sıcaklığı (Tc) vemanyetik doyum mıknatıslanma (Ms) değerlerinin arttığı gözlenmiştir.Nd+3 katkılı La1.4-xAxCa1.6Mn2O7 (x=0.2 ve 0.4) bileşiğikleri için XRD analizindenelde edilen verilerin Rietveld analizi sonucu ve HRTEM analizi sonucu kristalyapıları x=0.2 katkılı örnek için teragonal (I4/mmm) ve bozulmuş kübik(Ortorombik, Pnma) perovskit, x=0.4 katkılı örneğin kristal yapısı bozunmuş kübik(Ortorombik, Pnma) perovskit olarak bulunmuştur. Manyetik ölçüm sonuçlarına görekatkılamayla Tc'nin arttığı ve Ms değerinin azaldığı gözlenmiştir.Bileşiklerin manyetokalorik özelliklerini belirlemek için, deneysel verilerkullanılarak Maxwell denklemleri ve Landau yöntemiyle manyetik entropideğişimleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar sonucunda en yüksek entropi değişimiLa1.0Nd0.4Ca1.6Mn2O7 bileşiğinde gözlenmiştir (5T alan altında -?SM=7.6 J/kg K). Enyüksek manyetik entropi değişiminin gözlenmesi nedeniyle bu bileşikte ayrıcaMCE'nin doğrudan ölçüm tekniği olan adyabatik sıcaklık değişimi tekniğiuygulanmış ve 5T alan altında sıcaklık değişimi ?Tad=2.3 K olarak ölçülmüştür.

Abstract:
The aim of this thesis is to investigate the effect of the substitution of Na+1, Ba+2, Nd+3 ions in place of La in La1-xAxCa1.6Mn2O7 compound on structural and magnetic properties. The crystallographic and morphologic properties were determined by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and High Resolution Tunneling Electron Microscopy (HRTEM) investigations. The magnetic properties were determined with Magnetic Properties Measurements System (MPMS). The magnetocaloric effect (MCE) of the samples was determined from the magnetic measurements.Three La1.4Ca1.6Mn2O7 samples were prepared under identical conditions by using Sol?gel method. One of them was heat treated at 1000oC, the other at 1200oC and the last one at 1400oC during 24 hours period. After head treatment, the structural and magnetic properties of the samples were investigated. From these investigations, the ideal heat treatment temperature, in terms of MCE, was found to be 1400oC. Hence, the heat treatment temperature for Na+1, Ba+2 and Nd+3 doped samples was choosen to be 1400oC.La1.4-xAxCa1.6Mn2O7 (A: Na, Ba, Nd; x=0, 0.2, 0.4) samples were produced by using sol-gel method. After production of samples, structural and magnetic properties were investigated. In order to determine MCE of the samples, Maxwell equations and Landau method were utilized. These calculations indicated that the greatest entropy change was |-?SM|=7.6J/kgK for the sample La1.0Nd0.4Ca1.6Mn2O7 under 5T magnetic field. Also, the direct MCE measurement technique, which is an adiabatic temperature change technique, was used to determine adiabatic temperature change of the same sample under 5T magnetic field and it was found as ?Tad=2.3K.