h1

000681987 001__ 681987
000681987 005__ 20230408005015.0
000681987 0247_ $$2URN$$aurn:nbn:de:hbz:82-rwth-2017-005477
000681987 0247_ $$2datacite_doi$$a10.18154/RWTH-2017-00547
000681987 0247_ $$2HBZ$$aHT019211736
000681987 0247_ $$2ISSN$$a1866-1807
000681987 0247_ $$2Laufende Nummer$$a35704
000681987 020__ $$a978-3-95806-183-5
000681987 037__ $$aRWTH-2017-00547
000681987 041__ $$aEnglish
000681987 082__ $$a530
000681987 1001_ $$0P:(DE-82)686936$$aAdiga, Shilpa$$b0
000681987 245__ $$aCrystal growth and scattering studies on two ferrites$$cShilpa Adiga$$honline, print
000681987 246_3 $$aKristallzucht von und Streuuntersuchungen an zwei Ferriten$$yGerman
000681987 260__ $$aJülich$$bForschungszentrum Jülich GmbH, Zentralbibliothek$$c2016
000681987 260__ $$c2017
000681987 300__ $$aiv, 150 Seiten : Illustrationen, Diagramme
000681987 3367_ $$2DataCite$$aOutput Types/Dissertation
000681987 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)3$$2PUB:(DE-HGF)$$aBook$$mbook
000681987 3367_ $$2ORCID$$aDISSERTATION
000681987 3367_ $$2BibTeX$$aPHDTHESIS
000681987 3367_ $$02$$2EndNote$$aThesis
000681987 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
000681987 3367_ $$2DRIVER$$adoctoralThesis
000681987 4900_ $$aSchriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Schlüsseltechnologien / Key  Technologies$$v135
000681987 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2015$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2015$$gFak01$$o2015-10-22
000681987 500__ $$aDruckausgabe: 2016. - Onlineausgabe: 2016.  - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2017
000681987 5203_ $$aIn dieser Dissertation beschreibe ich Untersuchungen von zwei Eisen-Oxid Materialien: (1)	Eine detaillierte Untersuchung von Ferroelektrizität in Magnetit (Fe3O4)      Multiferroika, die ferroelektrische und ferromagnetische Phasen vereinen, sind von grossem wissenschaftlichem und technischem Interesse, aufgrund der möglichen magnetoelektrischen Kopplung zwischen den Phasen. Solche materialien sind selten, da konventionelle Ferroelektrizität eine leere d-Schale bedingt, was die Präsenz von Magnetismus ausschliesst. Unter mehreren unkonventionellen Mechanismen, die zu Ferroelektrizität führen, ist Ladungsordnung (CO) besonders interessant im Hinblick auf mögliche Anwendungen. Experimentell verifizierte Beispiele sind jedoch zurzeit sehr selten. Der Verwey  Übergang bei TV = 120 K in Magnetit, entdeckt in 1939, ist das klassische Beispiel von Ladungsordnung. Trotz Kontroversenüber die Existenz von Ladungsordnung, wurde Magnetit als ein Multiferroikum basierend auf Ladungsordnung vorgeschlagen. Obschon es bereits Hinweise auf z.B. einen magnetoelektrischen Effekt aus frühen Untersuchungen gab, war der damalige Fokus auf die komplexe Kristallstruktur im ladungsgeordneten Zustand gerichtet, nicht auf mögliche Multiferroizität. Um die ferroelektrischen Eigenschaften von Magnetit mit dielektrischer Spektroskopie zu untersuchen, wurde am Institut eine entsprechende Messapparatur erstellt. Nach einer Einleitung und der Beschreibung der verwendeten experimentellen Techniken, beginnt diese Dissertation mit der Vorstellung unseres neuen dielektrischen Setups und den damit durchgeführten Testexperimenten.\\ Der Verwey-Übergang hängt sehr sensitiv von der genauen Sauerstoff-Stöchiometrie der Proben ab. Diese wurde während der Synthese gesteuert durch passende Mischungen von CO2 und entweder CO oder Ar(H2)4%. Ich untersuchte zunächst die passenden Verhältnisse von CO2/Ar(H2)4% bei hohen Temperaturen  in polykristallinen Proben. Der Verwey Übergang wurde dabei hauptsächlich çber thermo-remanente Magnetisierung und spezifische Wärme charakterisiert. Die Ergebnisse wurden dann zur Zucht von Kristallen optimierter Qualität in einem Spiegelofen verwendet. Vorgeschlagene Relaxor-Ferroelektrizität in Magnetit wurde mit diffusen Streuexperimenten (Neutronen und Hochenergie-Röntgen) untersucht. Diffuse Streuung wurde mit Neutronen beobachtet, nicht jedoch mit Röntgenstrahlung, was auf einen magnetischen Ursprung schliessen lässt. Zum ersten Mal wurde eine zeitaufgelöste Röntgenbeugungstechnik implementiert, um die Schaltbarkeit einer polaren Struktur mittels eines elektrischen Feldes zu untersuchen, hier an Magnetit. Die beobachtete Intensitätsänderung eines Bragg-Reflexes impliziert die Schaltung zwischen zwei Strukturen, welche durch Inversionssymmetrie miteinander verbunden sind. Dies stellt den ersten mikroskopischen Beweis von ferroelektrischem Schalten in Magnetit dar. (2) Untersuchung verschiedener physikalischer Eigenschaften von Sauerstoff-defizientem  Strontium Ferrit (SrFeO3-delta)“Colossal magnetoresistance”, d.h. die enorme  Änderung im elektrischen Widerstand durch das Anlegen eines magnetischen Feldes ist ein Schlüssel zu einer möglichen nächsten Generation von magnetischen Speicherelementen. Sauerstoff-defizentäres Strontium-Ferrit (SrFeO3-delta, delta = 0--0.5) erfährt verschiedene Typen von Magnetowiderstands-Phänomenen, abhängig von der Präsenz verschiedener magnetischer Phasen. Sauerstoff-defizente SrFeO3-delta Kristalle mit delta = 0.27 und delta = 0.35 (gemäss Infrarot-Absorptions-Spektroskopie) wurden mittels Spiegelofen gezüchtet. Diese oxidischen Systeme enthalten eine Mischung von Eisen Ionen in tetravalenten und trivalenten Zuständen. Anomalien bei ~70 K , ~230 K, und ~130 K, beobachtet in Magnetisierungsmessungen, deuten auf die Präsenz von tetragonalen, orthorhombischen, und kubischen Phasen hin. Die Präsenz dieser Phasen wurde durch zusätzliche mikroskopische Messungen mittels Neutronenstreuung bestätigt. Zwei bisher unbekannte magnetische Phasen mit Propagationsvektoren k = (0.25 0.25 0.25)c und (0.25 0 0.25) wurden beobachtet, mit detaillierter Polarisationsanalyse. Resultate der xyz-Polarisationsanalyse deuten darauf hin, dass die Spins hauptsächlich in der ab-Ebene liegen. Zum ersten Mal wurde ein Ladungsordnungs-Überstruktur-Reflex beobachtet, bei (2 2 3/2})t, was eine Verdopplung der c-Achse impliziert. Die beobachtete Frequenzabhängigkeit der ac Suszeptibilität und das Auftreten eines  “Gedächtnis-Effekts” in der temperaturabhängigen Magnetisierung deuten auf die Präsenz eines Glas-Zustands unterhalb von ~60 K hin.$$lger
000681987 520__ $$aIn this thesis I will describe investigations of two ferrite systems:(1)	A detailed ferroelectric study of magnetite (Fe3O4)  Multiferroics, consisting of both ferroelectric and ferromagnetic phases, have attracted scientific and technological interest due possible magnetoelectric coupling between the phases. Such materials are very rare though, as conventional ferroelectricity requires an empty d-shell, preventing the presence of magnetism. Among unconventional mechanisms leading to ferroelectricity, multiferroicity due to charge ordering (CO) is a strong candidate for practical applications. However, proven examples are very rare as of yet. The 120~K Verwey transition (TV ) in magnetite, reported in 1939, is the classical example for charge ordering. Despite controversies regarding the existence of CO, magnetite has been proposed as one of the CO-based multiferroics. Although early experiments already indicated for example a magnetoelectric effect, those studies were mainly focused on complex low temperature structure rather than possible multiferroicity. In order to study the ferroelectric properties of magnetite by dielectric spectroscopy, a new dielectric measurement set-up was built at the institute. After an introduction and the description of experimental techniques, this thesis begins with the presentation of our newly built dielectric set-up and of the performed test experiments to standardize measurements of the dielectric constant.  The Verwey transition is very sensitive to oxygen stoichiometry. The oxygen stoichiometry was tuned by appropriate gas mixtures of  CO2 and CO or Ar(H2)4%. I first investigated appropriate ratios of CO2/Ar(H2)4% at high temperature on polycrystalline samples and confirmed the phase purity by x-ray diffraction. Verwey transition was characterized primarily by thermo-remanent magnetization and specific heat. The results obtained from the basic macroscopic analysis were used for the growth of high quality crystals by optical floating zone method. Proposed low temperature relaxor ferroelectric property of magnetite was studied by neutron and high energy X-ray diffuse scattering experiments. The observed weak diffuse scattering by neutron diffraction, which was absent in high energy X-ray studies, indicated that it is magnetic in origin.  For the first time, a time resolved X-ray diffraction technique has been implemented to test the switchabilty of the polar structure by application of an electric field in magnetite. The observed change in the intensity of the Bragg reflection to its Friedel mate (reflection related by inversion symmetry) constitutes to the first microscopic proof of ferroic behavior of classical magnetite. (2) Study of various physical properties of oxygen deficient strontium ferrite (SrFeO3-delta).Colossal magnetoresistance effect, i.e., the huge change in the electrical resistance by the application of magnetic field is a key to the next generation of magnetic memory devices. The oxygen deficient strontium ferrite (SrFeO{3-delta}, delta=0--0.5) system exhibits various types of magnetoresistance effect depending on the presence of different magnetic phases. Oxygen deficient SrFeO3-delta crystals with delta = 0.27 and delta = 0.35 (as determined by infrared absorption) were grown by optical floating zone method using different growth conditions. This oxide system contains a mixture of Fe ions in tetravalent and trivalent states. Anomalies around ~70 K,  ~230 K and  ~130 K observed by magnetization measurements indicated the presence of a tetragonal, orthorhombic and cubic phase respectively. Presence of these phases were confirmed by further microscopic measurements by neuron scattering. Two new magnetic phases at the propagation vector k = (0.25 0.25 0.25)c and (0.25 0 0.15)c were observed by our detailed neutron diffraction experiments with polarization analysis. Results of xyz- polarization indicated that majority of the spins lies in the ab-plane. For the first time CO superstructure reflection was observed at (2 2 3/2)t position, which indicates the doubling of the c-axis. The observation of diffuse scattering around the magnetic Bragg reflection indicated the presence of short range spin correlations in the system. Observed frequency dependent ac-susceptibility and the presence of memory effect from magnetization indicated the presence of glassy state below ~60 K in the system.$$leng
000681987 591__ $$aGermany
000681987 653_7 $$acharge order ; colossal magnetoresistance ; antiferromagnetic ; ferromagnetic ; field-cooled ; zero field-cooled ; exchange bias ; spin glass ; neutron powder diffraction ; x-ray diffraction
000681987 7001_ $$0P:(DE-82)014476$$aAngst, Manuel$$b1$$eThesis advisor
000681987 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00076$$aKlemradt, Uwe$$b2$$eThesis advisor$$urwth
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987.pdf$$yOpenAccess
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987_source.zip$$yRestricted
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987.gif?subformat=icon$$xicon$$yOpenAccess
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987.jpg?subformat=icon-1440$$xicon-1440$$yOpenAccess
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987.jpg?subformat=icon-180$$xicon-180$$yOpenAccess
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987.jpg?subformat=icon-640$$xicon-640$$yOpenAccess
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987.jpg?subformat=icon-700$$xicon-700$$yOpenAccess
000681987 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/681987/files/681987.pdf?subformat=pdfa$$xpdfa$$yOpenAccess
000681987 909CO $$ooai:publications.rwth-aachen.de:681987$$pdnbdelivery$$pVDB$$pdriver$$purn$$popen_access$$popenaire
000681987 915__ $$0StatID:(DE-HGF)0510$$2StatID$$aOpenAccess
000681987 915__ $$0LIC:(DE-HGF)CCBY4$$2HGFVOC$$aCreative Commons Attribution CC BY 4.0
000681987 9141_ $$y2016
000681987 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM00076$$aRWTH Aachen$$b2$$kRWTH
000681987 9201_ $$0I:(DE-82)138730_20140620$$k138730$$lJuniorprofessur für Experimentalphysik (FZ Jülich)$$x0
000681987 9201_ $$0I:(DE-82)130000_20140620$$k130000$$lFachgruppe Physik$$x1
000681987 961__ $$c2017-03-17T14:32:11.607546$$x2017-01-13T11:51:13.796786$$z2017-03-17T14:32:11.607546
000681987 980__ $$aphd
000681987 980__ $$aVDB
000681987 980__ $$abook
000681987 980__ $$aI:(DE-82)138730_20140620
000681987 980__ $$aI:(DE-82)130000_20140620
000681987 980__ $$aUNRESTRICTED
000681987 9801_ $$aFullTexts