Synthesis and characterization of magnetoresistive double perovskites derived from Sr2FeMoO6
Synthèse et caractérisation de pérovskites doubles magnétorésistives dérivées de Sr2FeMoO6
Résumé
This work is devoted to the synthesis and physico-chemical characterization of Sr2FeMoO6, Sr2FexMo2-xO6 (x = 0.9-1.33) and Sr2FeCrxMo1-xO6 (x = 0.1-0.25) double perovskites. For Sr2FeMoO6 the solid state synthesis conditions influence the microstructure of the samples and the Fe/Mo order. Successive sintering treatments with intermediate grindings improve the saturation magnetization (3.8 µB) which became close to the ideal value (4 µB) and the low field magnetoresistance (LFMR) from 1.58 ± 0.14 % to 2.74 ± 0.01 % (T = 300 K, H = 1 kOe) as a consequence of microstructural changes. The effective magnetic moment values depict the presence of mixed valency states: FeII/MoVI and FeIII/MoV. The Sr2FexMo2-xO6 solid solutions (tetragonal symmetry or cubic for x > 1.2) are stable for a larger excess of iron than of molybdenum. The Fe/Mo order diminishes when the difference between x and 1 becomes larger and is stabilizing to an equilibrium value after a high number of sintering treatments for a given x. The Tc arises with x (Fe-Fe couplings stronger than Fe-Mo), but the saturation magnetization is maximum for x = 1. The resistivity enhances with x (delocalized electrons come from molybdenum) presenting thus a stronger dependence of the chemical composition than the microstructure. The magnetoresistance is maximum for x = 1 ; for x = 1.33 the composition ceases to be a half-metal. For Sr2FeCrxMo1-xO6 solid solutions, the increase of chromium content determines the diminution of octahedral sites cationic order and thus a decrease of Tc, magnetization and magnetoresistance.
Cette thèse concerne la synthèse et l'étude des propriétés physico-chimiques des pérovskites doubles Sr2FeMoO6, Sr2FexMo2-xO6 (x = 0,9-1,33) et Sr2FeCrxMo1-xO6 (x = 0,1-0,25). Pour Sr2FeMoO6 les conditions de synthèse à l'état solide influencent la microstructure des échantillons et l'ordre Fe/Mo. Des frittages successifs avec des broyages intermédiaires entraînent ainsi une augmentation de l'aimantation à saturation (3,8 µB) qui s'approche de la valeur idéale (4 µB) et améliorent la magnétorésistance en champ faible (LFMR) de 1,58 ± 0,14 % à 2,74 ± 0,01 % (T = 300 K, H = 1 kOe) en raison des modifications microstructurales. Les valeurs des moments magnétiques effectifs montrent la présence de valences mixtes: FeII/MoVI et FeIII/MoV. Les compositions Sr2FexMo2-xO6 (quadratiques ou cubiques pour x > 1,2) acceptent un plus grand excès de fer que de molybdène. L'ordre Fe/Mo diminue quand x s'écarte de 1 et tend vers une valeur d'équilibre après un grand nombre de traitements de frittage pour un x donné. La Tc augmente avec x (couplages Fe-Fe plus forts que les couplages Fe-Mo), tandis que l'aimantation à saturation est maximum pour x = 1. La résistivité augmente avec x (les électrons délocalisés proviennent du molybdène), elle dépend davantage de la composition chimique que de la microstructure. La magnétorésistance est maximum pour x = 1; pour x = 1,33 le matériau cesse d'être un demi-métal. Pour la série Sr2FeCrxMo1-xO6 l'augmentation du contenu en chrome détermine la diminution de l'ordre des cations sur les sites octaédriques et par conséquent une baisse de Tc, d'aimantation et de magnétorésistance.
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