Crystallographic and electronic properties of rare-earth A2B2O7 oxides under extreme conditions

Abstract

Název: Krystalografické a elektronové vlastnosti vzácnozeminných A2B2O7 oxidů v extrémních podmínkách Autor: Daniel Staško Katedra: Katedra fyziky kondenzovaných látek Vedoucí dizertační práce: RNDr. Milan Klicpera, Ph.D., Katedra fyziky kondenzovaných látek Abstrakt: Táto práca prezentuje systematickú štúdiu vzácnozeminných A2B2O7 oxidov, sústrediac sa na sériu B = Ir iridátov. Štruktúrne, elektro-transportné a magnetické vlastnosti väčšiny A2Ir2O7 iridátov boli skúmané v extrémnych podmienkach, menovite v nízkych teplotách, vo vysokých magnetických poliach, a pod vysokým externým tlakom. Polykryštalické aj monokryštalické vzorky boli syntetizované a charakterizované. Prezentovaná synchrotronová štúdia stlačiteľnosti pyrochlórovej štruktúry, stabilnej v teplotách dolu do 4 K, v tlakoch do 20 GPa, a so substitúciou A, vydlážďujú cestu pre pochopenie elektrónových a magnetických vlastností A2Ir2O7 iridátov. Magnetický fázový prechod a pridružený prechod polovodič-izolátor boli pozorované v ťažkovzácnozeminnej časti série. Charakter prechodu je pripísaný mechanizmu Slaterovho typu (tvorba gapu kvôli antiferromagnetickému usporiadaniu magnetických momentov) bez skladania Brillouinovej zóny, na základe dát elektrického odporu a magnetizácie. Aplikácia externého tlaku zosilňuje izolujúcu aj antiferromagnetickú...

Title: Crystallographic and electronic properties of rare-earth A2B2O7 oxides under extreme conditions Author: Daniel Staško Department: Department of Condensed Matter Physics Supervisor: RNDr. Milan Klicpera, Ph.D., Department of Condensed Matter Physics Abstract: This work presents a systemic study of rare-earth A2B2O7 oxides, focussing on the B = Ir iridate series. The structural, electrical transport, and magnetic properties of most A2Ir2O7 iridates were investigated under extreme conditions, namely down to low temperatures, up to high magnetic fields, and under high external pressure. Both polycrystalline and single-crystalline samples were synthesised and characterised. Presented synchrotron study of the compressibility of the pyrochlore structure, stable at temperatures down to 4 K, at pressures of up to 20 GPa and with A substitution, pave the way for understanding the electronic and magnetic properties of A2Ir2O7 iridates. The magnetic phase transition and concomitant semiconductor-insulator transition were followed in the heavy-rare-earth part of the series. Importantly, the nature of the semiconductor- insulator transition is ascribed to the Slater-type mechanism (opening of the insulating gap due to the antiferromagnetic ordering of magnetic moments) without Brillouin-zone folding, based on the...