Magnetic and electric properties of Bi(La)Sr(Ca)Mn2O6

Bi1-xLaxSrMn2O6 and BiSr1-xCaxMn2O6 are prepared by solid state reaction. They are n-type semiconductors with ferromagnetism at room temperture. When Bi is substituted partly by rare earth, a negative magnetoresistance effect is observed in the pellet of Bi1-xLaxSrMn2O6. There are semiconductor-metal transitions at 820 K in BiSrMn2O6. The transitions are attributed to the magnetic transition at high temperature. The substitution of Ca for Sr makes the transition temperature increase. However, when Bi is partly substituted by La, the solid solution does not change into metal. (C) 1996 Academic Press, Inc.

Sol-gel synthesis and luminescence of Y4Al2O9:RE3+(RE=Eu, Tb)

Y4Al2O9 (YAM) was prepared by a sol-gel process, using yttrium and aluminum citrate complexes as precursors. The sol-gel process produced single-phase YAM at 900 degrees C, as opposed to the conventional solid-state reaction, which led to the formation of other phases, even if at 1600 degrees C. The emission and excitation spectra of Eu3+ and Tb3+ in YAM showed the existence of two luminescence centers, agreeing with the crystal structure of YAM. The spectral properties of the samples are discussed.

Studies on the synthetic, structural, electrical and magnetic properties of Ln(n)MCo(n)O(3n+1) (Ln=Sm, Gd; M=Sr, Ba; n=1,2)

Three new oxides Sm2SrCo2O7, Sm2BaCo2O7 and Gd2SrCo2O7 have been synthesized successfully by solid state reaction mathod. The X-Ray diffraction spectra show that they are all isostructural with Sr3Ti2O7, and Ln(2)SrCo(2)O(7)(Ln=Sm,Gd) crystallized in tetragonal system, Sm2BaCo2O7 in orthrhombic system. The Co-O bonds in CoO2 planes of Ln(2)SrCo(2)O(7) are shorter than those of LnSrCoO(4)(Ln=Sm, Gd), and so their delectrons are more delocalized and their electrical resistivities are smaller. The electrical resistivities versus temperature in the range 300 similar to 1100K showed that the five brides show the characters of weakly localized systems. In the lower temperature range, the magnetic behaviors of Gd2SrCo2O7 and GdSrCoO4 fit Curie-Weiss law well, and the magnetic exchange reaction in CoO2 sublattices of Gd2SrCo2O7 is ferromagnetic, but that of GdSrCoO4 is antiferromagnetic. The other three oxides with Sm3+ showed complex magnetic behaviors which is perhaps related with the complexity of Sm3+.

THE EFFECT ON PHYSICAL-PROPERTIES OF THE SUBSTITUTION OF CA OR BA FOR SR IN NDSRNIO4

A new solid solution series, NdSr(1-x)M(x)NiO(4) (M = Ca: 0.0 less than or equal to x less than or equal to 1.0; M = Ba: 0.0 less than or equal to x less than or equal to 0.6), was synthesized by solid state reaction, and the structures, magnetic and electrical properties and optical spectra of this series have been studied. All the samples crystalized in tetragonal systems, with the exception of NdCaNiO4, which crystallized in the orthohombic system. IR spectra of NdSr1-xCaxNiO4 indicated that the lengths of two Ni-O bonds decrease with increasing Ca content. The electrical conduction changed from metallic-type to semiconductive-type when x greater than or equal to 0.4 (M = Ca, Ba), and the room temperature resistivities of NdSr1-xCaxNiO4 increased with the increase of Ca content. Magnetic susceptibility measurements revealed that Ni+3 ions in all the samplies were in low-spin state over the temperature range 77-300 K.

STUDIES ON THE SYNTHETIC, STRUCTURAL, ELECTRICAL, AND MAGNETIC-PROPERTIES OF THE NEW LAYERED OXIDES LN(2)MCO(2)O(7) (LN=SM, GD, M=SR, BA)

Three new oxides Ln(2)MCo(2)O(7) (Ln = Sm, Gd; M = Sr, Ba) have been synthesized in solid state reaction method. The powder X-ray diffraction spectra show that they are all isostructural with Sr3Ti2O7. The electrical resistivities in the temperature range 300-1100 K show that they are all semiconductors, and a transition to metals is observed at 1053, 1053, and 573 K for Sm2SrCo2O7, Gd2SrCo2O7, and Sm2BaCo2O7, respectively. The magnetic suspectivities of Gd2SrCo2O7 in the temperature range 300-673 K fit the Curie-Weiss law well. A plateau is observed in the curves of Sm(2)MCo(2)O(7) (M = Sr, Ba) which is attributed to the configuration state change of Co(III) from low spin to high spin. (C) 1995 Academic Press, Inc.

THE SYNTHESIS AND PHYSICAL-PROPERTIES OF THE NEW LAYERED LANTHANIDE ALKALINE-EARTH COBALT OXIDES [LN2MCO2O7 (LN=SM,GD M=SR,BA)]

Three new oxides Sm2SrCo2O7, Sm2BaCo2O7 and Gd2SrCo2O7 have been successfully synthesized by a solid state reaction method.The X - Ray diffraction spectra show that they are all isostructural with Sr8Ti 2O7, Ln2SrCo2O7(Ln=Sm, Gd) crystallized in the tetra

PREPARATION AND ELECTRICAL-PROPERTIES OF BISMUTH STRONTIUM DIMANGANESE HEXOXIDE [BISRMN2O6]

BiSrMn2O6 is prepared by solid state reaction at 850 degrees C. It is tetragonal with a= 0.7821nm c= 0.3790 nm. It is a black n-type semiconductor below 820K. Its resistivity is 3 Omega-CM at room temperature. A semiconductor -metal transition is observed around 820K, Bi1+xSr1-xMn2O6-y is a solid solution for -0.2 less than or equal to x less than or equal to 0.2. Its unit cell dimensions increase but resistivity decreases when the Bi contents increase.

THE VALENCE CHANGE FROM RE3+ TO RE2+ (RE-EQUIVALENT-TO-EU, SM, YB) IN SRB4O7-RE PREPARED IN AIR AND THE SPECTRAL PROPERTIES OF RE2+

A valence change from RE3+ to RE2+ (RE=Eu, Sm, Yb) was observed in samples of SrB4O7: RE prepared by solid state reaction at high temperature in air. The phosphors SrB4O7: RE2+ show efficient luminescence at room temperature. The broad band d-f emissions of Eu2+ and Yb2+ are at 367 and 360 nm respectively. The sharp line f-f emissions of the Sm2+ ion (5D0-F-7(J)) are in the range 680-780 nm. The probable reasons for the valence change of Eu, Sm and Yb in this host are discussed.

THE INVESTIGATION ON THE EMISSION CENTERS AND SUBSTITUTING SITES IN KMGF3-CE3+

With the method of high temperature solid state reaction and stockbarger, we synthesized a series of powder phosphors of KMgF3-Ce3+, KMg1-alphaMalphaF3-Ce3+(M = Be2+, Ca2+) and the single crystal of KMgF3-Ce3+. We tested their excitation and emission spectra, found two emission centers in KMgF3-Ce3+ and demonstrated that they resulted from different charge compensating ways. By the structural analysis on KMgF3-Ce-3+ from a four-cycle diffractometer and spectral analysis on KMg1-alphaMalphaF3-Ce3+(M = Be2+, Ca2+), we deduced that Ce3+ ion only.substituted K+ site in KMgF3.

THE OPTICAL AND ELECTRICAL-PROPERTIES OF DYSPROSIUM AND YTTERBIUM MONOPHOSPHIDES

Dysprosium and ytterbium monophosphides have been prepared by the solid state reaction. The optical and electrical properties have been studied. Evidence that DyP and YbP are semiconductors has been obtained from the study of the absorption spectrum, the negative temperature coefficient of resistance and the rectifying effect. Their energy gaps are determined as 1.15 eV for DyP and 1.30 eV for YbP, electric conduction type is n-type, resistivities are about 10(-2) ohm cm and Hall mobility is 8.5-80 cm2/Vs. The p-n junction is formed on the LnP/Si.

SYNTHESIS OF K5LALI2F10, K5GDLI2F10, K5YLI2F10 AND LUMINESCENCE OF CE-3+

The compounds, K_5LnLi_2F_(10)(Ln=La, Gd, Y) were synthesized by solid-state reaction in argon atmosphere. Powder X-ray diffraction patterns showed that K_5LnLi_2F_(10) is isostructural with K_5NdLi_2F_(10)(KNLF) except K_5YLi_2F_(10). The cell parameters and volumes of K_5LnLi_2F_(10)(Ln=La, Ce, Gd) were calculated. They decrease regularly with radii of La~(3+), Ce~(3+) and Gd~(3+). The excitation and fluorescent spactra of K_5Ce_xLn_(1-x) Li_2F_(10) were determined. It was found that the excitat...

Effect of current stressing on the reliability of 63Sn37Pb solder joints

The effect of current stressing on the reliability of 63Sn37Pb solder joints with Cu pads was investigated at temperatures of −5 °C and 125 °C up to 600 h. The samples were stressed with 3 A current (6.0 × 102 A/cm2 in the solder joint with diameter of 800 μm and 1.7 × 104 A/cm2 in the Cu trace with cross section area of 35 × 500 μm). The temperatures of the samples and interfacial reaction within the solder joints were examined. The microstructural change of the solder joints aged at 125 °C without current flow was also evaluated for comparison. It was confirmed that the current flow could cause the temperature of solder joints to rise rapidly and remarkably due to accumulation of massive Joule heat generated by the Cu trace. The solder joints stressed at 125 °C with 3 A current had an extensive growth of Cu6Sn5 and Cu3Sn intermetallic compounds (IMC) at both top and bottom solder-to-pad interfaces. It was a direct result of accelerated aging rather than an electromigration or thermomigration effect in this experiment. The kinetic is believed to be bulk diffusion controlled solid-state reaction, irrespective of the electron flow direction. When stressed at −5 °C with 3 A current, no significant change in microstructure and composition of the solder joints had occurred due to a very low diffusivity of the atoms as most Joule heat was eliminated at low temperature. The IMC evolution of the solder joints aged at 125 °C exhibited a subparabolic growth behavior, which is presumed to be a combined mechanism of grain boundary diffusion and bulk diffusion. This is mainly ascribed to the retardant effect against the diffusion course by the sufficiently thick IMC layer that was initially formed during the reflow soldering.

Valorização de resíduos industriais na formulação de produtos e pigmentos cerâmicos: processamento e desenvolvimento de cor

A valorização de diferentes resíduos industriais provenientes dosector de tratamento/revestimento de superfícies metálicas pode ser obtida utilizando-os como matérias-primas na formulação de pigmentos cerâmicos, sintetizados pelo método cerâmico convencional. Neste trabalho avaliou-se a viabilidade de incorporar lamas geradas pelos processos de (i) anodização, ricas em alumínio, (ii) de niquelagem e cromagem de torneiras, usadas como fonte de níquel e crómio, e (iii) da decapagem química de aços de uma trefilaria, ricas em ferro, utilizadas por si só, ou em conjunto com matérias-primas comerciais, para a obtenção depigmentos cerâmicos que coram, de forma estável, diversas matrizes cerâmicas e vítreas. Esta solução assegura ainda a inertização de potenciaisespécies perigosas presentes nos resíduos, resultando produtos inócuospara a saúde pública. Procedeu-se à caracterização de cada resíduo, em termos de composição química e mineralógica, comportamento térmico, grau de toxicidade, distribuição granulométrica, teor de humidade, etc. Verificou-se a constância das características das lamas, recorrendo à análise de lotes recolhidos em momentos distintos. Os resíduos são essencialmente constituídos por hidróxidos metálicos e foram utilizados após secagem e desagregação. No entanto, a lama de anodização de alumínio sofreu um tratamento térmico suplementar a 1400ºC. O método de síntese dos pigmentos englobou as seguintes etapas: (i) doseamento; (ii) homogeneização; (iii) calcinação; (iv) lavagem e moagem.Procedeu-se à caracterização dos pigmentos, avaliando a cor por espectroscopia de reflectância difusae pelo método CIELAB e determinando as características físico-químicas relevantes. Posteriormente, testou-se o seu desempenho em produtos cerâmicos distintos (corpos e vidrados), aferindo o desempenho cromático e a estabilidade. Numa primeira fase, desenvolveram-se e caracterizaram-se tipos distintos de pigmentos: (i) com base na estrutura do corundo (ii) verde Victória deuvarovite (iii) violeta de cassiterite com crómio (iv) pigmento carmim de malaiaíte; (v)pretos e castanhos com base na estrutura da espinela. Aprofundaram-se depois os estudos do pigmento carmim de malaiaítee do pigmento preto com base na estrutura da espinela. O pigmento carmim de malaiaíte, CaSnSiO5:Cr2O3, é formulado coma lama gerada no processo de niquelagem e cromagem. Avaliou-se a influência do teor de lama na temperatura de síntese e na qualidade cromática, em comparação com um pigmento formulado com reagentes puros. O pigmento preto com estrutura de espinela de níquel, crómio e ferro, foii formulado exclusivamente a partir das lamas geradas nos processos de cromagem/niquelagem e de decapagem química do aço. Avaliaram-se as características cromáticas e o grau de inertização dos elementos tóxicospresentes, em função da estequiometria e do tratamento térmico. Estudou-se ainda um novo sistema com base na estrutura da hibonite(CaAl12O19), que permite a obtenção de pigmentos azuis e que utiliza a lama de cromagem e niquelagem. As espécies cromóforas (Ni2+ ou Co2+) assumem coordenação tetraédrica quando substituem os iões Al3+ que ocupam as posições M5 da rede da hibonite. A formação simultânea de anortite permite reduzir a temperatura de síntese.Para além do carácter inovador deste pigmento de dissolução sólida, a qualidade cromática e a sua estabilidade são interessantes. Além disso, os teores de cobalto ou níquel são reduzidosrelativamente aos utilizados em formulações comerciais de pigmentos azuis, o que se traduz em importantes vantagens económicas e ambientais.

Preparação e caracterização de materiais com constante dieléctrica colossal baseados em CCTO

A procura de materiais com elevada constante dieléctrica (E’) motivou nos últimos anos uma intensa pesquisa neste domínio. Entre as várias aplicações destes materiais destacam-se os dispositivos de memória baseados em componentes capacitivos, como as DRAM, em que o valor da constante dieléctrica estática (Es) determina o seu nível de miniaturização. Entre estes materiais, o CaCu3Ti4O12 (CCTO) tem sido apontado como sendo bastante interessante na perspectiva das aplicações tecnológicas e do ponto de vista científico. O CCTO tem a estrutura da perovsquite, apresentando valores elevados de E’ e uma grande estabilidade numa vasta gama de temperaturas (100 – 400 K) e frequências (100 Hz – 1 MHz). Contudo, as elevadas perdas dieléctricas (tan ) têm sido um entrave à sua aplicação tecnológica. Neste trabalho foram preparados materiais derivados do CCTO pelos métodos de reacção do estado sólido, sol-gel e fusão de zona com laser, com o principal objectivo de optimizar as amostras preparadas ao nível estrutural e morfológico, de modo a reduzir tan e aumentar a gama de frequências na qual se verifique E’colossal. Do ponto de vista da sua caracterização estrutural e morfológica usaram-se técnicas de difracção de raios X, microscopia electrónica de varrimento, espectroscopia de dispersão de raios X e espectroscopia de Raman. Para a caracterização eléctrica foram medidas a condutividade ac e dc, a impedância complexa e E’ em função da temperatura e frequência. As medidas dieléctricas mostraram a existência de mecanismos de relaxação, que foram ajustados usando o modelo de Cole-Cole. Discutiu-se a correlação entre os parâmetros de relaxação obtidos e os resultados estruturais das amostras. Atendendo a que o mecanismo de polarização que está na origem das propriedades incomuns do CCTO ainda permanece em discussão, foram produzidas amostras com uma grande diversidade morfológica, variando as condições de síntese. Foram ainda dopadas amostras de CCTO com os óxidos TeO2 e GeO2. Constatou-se que a resposta dieléctrica das amostras de CCTO policristalinas é muito dependente do tamanho de grão. Em regra, verificou-se o aumento de Es e a diminuição da resistência dos grãos e fronteiras de grão com o aumento do tamanho de grão.

Persistent luminescence of SrAl2O4:Ce(III), Dy, Eu nanotubes, nanowires and core-shells for people with disabilities: nano-emergency

Este estudo transversal está focado na propriedade de luminescência persistente do aluminato de estrôncio co-dopado com cério (III), disprósio (III) e európio (II), SrAl2O4:Ce3+, Dy3+, Eu2+, em sistemas de sinalização de áreas de risco e emergências para pessoas com deficiências. Na área da ciência e engenharia dos materiais, foram desenvolvidos novos materiais com características nanométricas, nanotubos, nanoarames e nanobastões luminescentes de SrAl2O4:Ce3+, Dy3+, Eu2+ para aplicações na área da reabilitação e acessibilidade de pessoas com deficiências. Os nanotubos foram obtidos a partir de micro- e nano-partículas precursoras sintetizadas por reacção do estado-sólido e tratamento térmico de recozedura (1273-1473 K). Os nanoarames e nanobastões foram preparados por moagem, sonificação e recozedura (373 K). Novas nanocápsulas de aluminatos luminescentes dopados com cério (III) e encapsulados com TiO2 foram criadas de modo a obter-se materiais multifuncionais, designadamente com acção fotocatalítica antimicrobiana, antibacteriana e resistência à água. Tais aluminatos podem ser amplamente aplicados como superfícies higiénicas, auto-limpantes, em biomateriais, no domínio de medicamentos antibióticos, na formulação de vacinas, e com ênfase à aplicação em cerâmicas fotoluminescentes. As metodologias de obtenção de tais nanoestruturas de aluminato de estrôncio dopado com cério (III) e do seu encapsulamento, desenvolvidas no âmbito desta tese, são aplicáveis a diversos aluminatos dopados com outros iões lantanídeos (Ln consiste em La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Tm ou Lu) com a fórmula M(1-x-y)N2O4:Cex, Lny, onde M é Be, Mg, Ca, Sr ou Ba. Na área da oftalmologia, foi desenvolvido um equipamento médico para o diagnóstico de biofuncionalidade das células retinais fotoreceptoras, e como suporte à telemedicina oftalmológica. Este equipamento foi utilizado para realizar testes de visão cromática FM100HUE em fundo branco/preto para a personalização de materiais luminescentes. Os resultados demonstraram uma biofuncionalidade celular à visibilidade fotópica das cores em fundo preto superior no grupo de tratamento, composto por pessoas com retinopatia diabética (n=38), em comparação ao grupo de referência (n=38). Estes resultados sugerem a recomendação de materiais com fotoluminescência persistente (λem=485-555 nm), incluindo SrAl2O4:Ce3+, Dy3+, Eu2+, para o referido grupo de tratamento, em sinalização de emergência e em ambientes de baixa iluminação. Na área da arquitectura, foi proposta uma nova aplicação dos referidos nanomateriais luminescentes à base de SrAl2O4:Ce3+, Dy3+, Eu2+ em cerâmica de revestimento, tendo em vista a sua boa visibilidade e uso por pessoas com deficiências. Novos pavimentos, cerâmicos, fotoluminescentes, foram desenhados com propriedades multisensoriais (contraste táctil, sonoro e visual) e antimicrobianas, para pessoas portadoras de deficiências utilizarem, no escuro, com a prioridade de salvar vidas em emergências. Tais pisos, com relevos, podem ser combinados de modo a compor um sistema exclusivo de sinalização fotoluminescente multisensorial que possibilita a rápida evacuação mediante o uso de auxílios de mobilidade (e.g. bengala, cadeira de rodas, andadores, muletas). A solução integrada de tais inovações que potencializa a propriedade de luminescência persistente de SrAl2O4:Ce3+, Dy3+, Eu2+ de modo acessível para as pessoas com deficiências, pode contribuir para salvar vidas, no escuro, em emergências.