WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 2 Линейная и нелинейная восприимчивости манганитов самария © И.Д. Лузянин, В.А. Рыжов, С.М. Дунаевский, В.П. Хавронин, И.И. Ларионов, А.В. Лазута, Ю.П. Черненков Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Российской академии наук, 188350 Гатчина, Ленинградская обл., Россия E-mail: luzyanin@hep486.pnpi.spb.ru (Поступила в Редакцию 11 июня 1999 г.) Представлены результаты исследований температурного и полевого поведения линейного и нелинейного откликов на слабое переменное магнитное поле в манганитах Sm1-xSrxMnO3 с x = 0.25, 0.3 и 0.4.

Обнаружено, что в далекой парамагнитной области при T 180 K появляется гистерезис по постоянному магнитному полю второй гармоники намагниченности, в то время как гистерезис линейной восприимчивости и сопротивления постоянному току наблюдается при более низких температурах. Это явление связывается с возникновением в парамагнитной матрице ферро-(ферри-)магнитных макроскопических областей. Вид температурной зависимости линейной восприимчивости при T > Tc определяется степенью допирования, а сама величина восприимчивости немонотонным образом зависит от x.

Работа была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 97-02-17097) и Государственной программой ”Нейтронные исследования вещества”.

В настоящее время особый интерес в области иссле- приимчивости и транспортных свойств, дали, на наш дований колоссального магнитосопротивления (КМС) взгляд, новые интересные результаты. Так, обнаружено связан с изучением частично замещенных манганитов возникновение в парамагнитной фазе гистерезиса втоRE1-xMxMnO3, синтезированных на основе редкозе- рой гармоники намагниченности по постоянному магнитному полю, что естественно связать с появлением мельных элементов с отличным от нуля локальным ферро-(ферри-)магнитных макроскопических областей.

магнитным моментом (RE = Pr, Nd, Sm и др., M = Ba, Ранее образование макроскопических областей, обладаCa, Sr и др.) [1–3]. В этих соединениях наблюдается ряд ющих слабым ферромагнетизмом, наблюдалось с помодополнительных (по сравнению с детально изученной щью данной методики при фазовом разделении избыточсистемой La1-xMxMnO3) эффектов, наиболее ярким из которых являются ферро-(ферри-)магнитное упорядоче- ного кислорода в La2CuO4+x [7]. Кроме того, результаты по изучению линейной восприимчивости показали ние и отсутствие перехода изолятор–металл (эффекта сильную и немонотонную зависимость парамагнитной КМС) в системе Gd0.67Ca0.33MnO3 [2]. Магнитным и восприимчивости от содержания Sr, в то время как сопротранспортным свойствам таких систем посвящено дотивление постоянному току в этой области температур вольно много работ, однако нелинейные явления, несуслабо зависело от допирования.

щие важную информацию о тонких деталях магнитных взаимодействий, насколько нам известно, до сих пор не изучались.

1. Эксперимент Данная работа посвящена изучению температурных и полевых (в относительно слабых внешних магнитИсследование магнитных и транспортных свойств манных полях) зависимостей линейной и нелинейной восганитов Sm1-xSrxMnO3 проводилось на керамических приимчивостей и сопротивления постоянному току в образцах с x = 0.25, 0.3 и 0.4, взятых из тех же партий, Sm1-xSrxMnO3. По сравнению с другими соединениями, что и образцы, изучавшиеся в работах [3,5,6]. С целью их для которых детально известна фазовая диаграмма [4], аттестации на дифрактометре ДРОН-3М при комнатной самариевые манганиты наименее исследованы. Их магтемпературе были сняты рентгенограммы. В качестве нитные и транспортные свойства изучались ранее в монохроматора излучения от рентгеновской трубки с работах [1,3,5]. Нейтронографические структурные исмедным анодом использован кристалл пиролитического следования обогащенных изотопом Sm154 керамических графита. Результаты обработки рентгенограмм с помообразцов [3,6] показали, что при понижении температуры щью программы профильного анализа FULLPROF [8] в образцах с x = 0.4 происходит переход в ненасыприведены в табл. 1, 2. Поскольку образцы имели малый щенное ”ферромагнитное” состояние [6], которое можно объем, точность определения параметров элементарной интерпретировать либо как скошенный ферромагнетизм, ячейки a, b, c и координат атомов X, Y, Z не высолибо как состояние с пространственным разделением ка. Их изменение с концентрацией носит монотонный ферромагнитной и антиферромагнитной фаз.

характер, за исключением, может быть, параметра c Нелинейные свойства в манганитах с КМС изуча- для концентрации x = 0.3. Симметрия элементарной лись впервые, по-видимому, в данной работе. Эти ис- ячейки описывается пространственной группой Pbnm. С следования, выполненные на самариевых манганитах повышением концентрации x степень орторомбичности, одновременно с изучением поведения линейной вос- т. е. различие параметров a и b уменьшается, что соглаЛинейная и нелинейная восприимчивости манганитов самария Таблица 1. Параметры решетки Sm1-xSrxMnO3 на которой проводились измерения. При 0.1ошибки определения величин и не превышали 1%. При x a () b () c () <0.1 ошибки возрастали пропорционально уменьшению величины восприимчивости и достигали 100% при 0.4 5.437 (2) 5.437 (2) 7.656 (1) 0.3 5.432 (1) 5.456 (1) 7.664 (1) 10-4.

0.25 5.425 (1) 5.501 (1) 7.650 (2) Измерения второй гармоники намагниченности Mпроводились в параллельных постоянном (H) и переменном (h0 45 Oe) магнитных полях (основная частота Таблица 2. Координаты атомов f = /2 = 15.7MHz) на установке, описанной в [11].

Сигнал второй гармоники обусловлен только нелинейАтом X Y Z ными свойствами исследуемого вещества и в отличие от Mn 0.5 0.00 0.измерений линейной восприимчивости не содержит отSm(Sr) 0.4 -0.008 (3) 0.0278 (7) 0.25 клик измерительной цепи на основной частоте. Поэтому 0.3 -0.008 (1) 0.0300 (5) 0.требуется максимально устранить влияние собственной 0.25 -0.006 (6) 0.0421 (8) 0.нелинейности приемно-передающей системы, для чего O1 0.4 0.07 (2) 0.498 (7) 0.25 необходимо избавиться от попадания основной частоты 0.3 0.06 (1) 0.485 (5) 0.в измерительную цепь. Высшие гармоники на выходе 0.25 0.17 (1) 0.390 (9) 0.генератора при попадании их в приемник затрудняют регистрацию полезного сигнала, от них также нужно O2 0.4 0.72 (1) 0.30 (1) 0.029 (7) 0.3 0.74 (1) 0.31 (1) 0.044 (4) избавляться. По этим причинам высшие гармоники на 0.25 0.73 (1) 0.18 (1) 0.047 (2) выходе генератора и сигнал основной частоты на входе приемного устройства подавлялись более чем на 120 db.

Постоянное поле изменялось от -300 до +300 Oe, при этом одновременно регистрировались действительная суется с данными работы [3], в которой для состава с Re M2(H) имнимая ImM2(H) составляющие второй гарx = 0.4 при T = 300 K элементарная ячейка имеет моники намагниченности. Установка необходимой фазы тетрагональную симметрию.

опорного напряжения на синхронных детекторах второй Для дополнительной аттестации образцов были погармоники осуществлялась с помощью эталонного сиглучены их спектры ЭПР при комнатной температуре нала, сформированного на нелинейной характеристике на спектрометре, описанном в [9]. Они представляСВЧ диода (диод с барьером Шоттки A 538A) с малой ли собой одиночные линии, имели близкие значения собственной емкостью и малым временем восстановлеg-фактора и ширины (H около 5 kOe) и отличались ния. Схема, формирующая такой сигнал, слабо связыватолько амплитудой сигнала (нормированного на единицу лась с двухчастотной резонансной системой, создающей массы). Амплитуда сигнала была минимальна на образце переменное поле в образце и осуществляющей перс x = 0.25, возрастала примерно на 10% на образце воначальное выделение сигнала с удвоенной основной с x = 0.3 и приблизительно в 2 раза на образце с частотой. Точность установки фазы была не хуже 0.5 deg.

x = 0.4. Обнаружено также, что величина диэлектричеЧувствительность измерений M2 порядка 10-9 emu.

ской проницаемости (проводимости) слабо возрастала с Используемый в данной работе метод регистрации увеличением уровня допирования. Полученные спектры сигнала второй гармоники весьма чувствителен к приЭПР не показали присутствия магнитных примесей в месям ферромагнитных материалов (в основном это исследуемых образцах на фоне сигнала от основной окислы железа) в элементах двухчастотной резонансной фазы.

системы. Специальные меры, в том числе использование Измерения линейной восприимчивости проводились гальванического медного покрытия на токопроводящих при амплитуде переменного поля h0 1 Oe в диапачастях, позволили подавить до уровня собственных шузоне 103-105 Hz фазовым методом [10], в основе комов приемника ”паразитный” сигнал от ферромагнитных торого лежит определение полного импеданса измепримесей в материале этой резонансной системы [11].

рительной катушки с образцом при заданной частоте Контрольные эксперименты на промышленных поликрии измерения сдвига фазы между током, протекающим сталлических солях различных металлов (как пара-, так через измерительную катушку, и напряжением на ней.

Ошибки измерений переменного напряжения не пре- и диамагнитных) показали, что все они имеют примеси, сигнал от которых обладает слабым полевым гистерезивышали 0.05%, точность измерений сдвига фазы была сом с коэрцитивной силой Hc 10-50 Oe. При этом не хуже 0.01-0.02 deg. Величины действительной и мнимой частей линейной динамической воспри- величины M2 и Hc не зависят от температуры в инимчивости определялись из параметров измерительной тервале 110-350 K, что свидетельствует об образовании катушки с образцом и без него как 4 =(Lk/L0 - 1), примесями макроскопических магнитно упорядоченных 4 = (Rk - Rk0)/2 fL0, где L0, Rk0 — параметры областей, которое возможно при их неравномерном раскатушки без образца, Lk, Rk — с образцом, а f — частота, пределении.

7 Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 292 И.Д. Лузянин, В.А. Рыжов, С.М. Дунаевский, В.П. Хавронин, И.И. Ларионов...

При обработке полученных результатов для получения сигнала от исследуемого вещества этот ”примесный” сигнал вычитался.

Сопротивление постоянному току исследуемых образцов измерялось стандартным четырехзондовым методом.

Гистерезис линейной восприимчивости и сопротивления изучался в постоянных полях до 500 Oe.

2. Результаты исследований и их обсуждение 2. 1. Температурные зависимости линейн о й в о с п р и и м ч и в о с т и. Температурные зависимости (T ) образцов Sm1-xSrxMnO3 с разным уровнем допирования исследовались в температурном интервале 60-230 K. На зависимостях lg от T (рис. 2), полученных при H = 0, можно выделить две температурные области, в одной из которых поведение восприимчивости разных образцов схоже, в то время как в другой сильно отличается. Характерная температура T0, разделяющая эти области, лежит для всех x в интервале 100-130 K.

В температурной области выше T0 величина немонотонным образом зависит от x и вид зависимости (T ) также определяется уровнем допирования. Например, при T 230 K восприимчивость для образца с x = 0.Рис. 1. Температурная зависимость параметров сигнала Re M2 по величине на два порядка меньше, чем с x = 0.25, для керамических образцов Sm1-xSrxMnO3 с x = 0.25, 0.3 и 0.а для x = 0.4 имеет промежуточное значение. Такое без вычитания сигнала от примеси. a — зависимость коэрциповедение в парамагнитной фазе не связано с употивной силы Hc от T ; b — зависимость величины Re M2 от T.

минавшимися выше примесями в исследуемых образцах.

Ошибки определения параметров составляют приблизительно Действительно, как видно из рис. 1, b, Re M2 монотонно удвоенный размер значка, обозначающего экспериментальную растет с концентрацией Sr, т. е. увеличение содержания точку. На вставке приведен характерный сигнал ReM2 с петлей магнитных примесей не коррелирует с найденной загистерезиса и показано определение характерных параметров висимостью (x). Как видно из вставки на рис. 2, в сигнала Hc, Re M2 и Hm.

случае Sm0.75Sr0.25MnO3 зависимость -1(T ) в области высоких температур удовлетворяет закону Кюри– Вейсса: 1/ =(T +)/C с -130 K, что характерно для ферри- и антиферромагнетиков. В то же время Такого рода ”примесные” сигналы M2 наблюдались для образца с x = 0.4 восприимчивость очень слав парамагнитной области и в исследуемых образцах бо увеличивается вплоть до T 120 K, где начинается Sm1-xSrxMnO3. Зависимости величины коэрцитивной сильный ее рост. Для образца с x = 0.3, уже начиная силы и величины Re M2 от температуры для исследуемых с высоких температур, наблюдается довольно заметное образцов, определенные из необработанных эксперименувеличение восприимчивости (T ), которая ведет себя тальных кривых M2(H) (т. е. в присутствии ”примесного” немонотонно и, как видно из рис. 2, имеет изломы сигнала), приведены на рис. 1. Типичная эксперипри T 140 и 110 K. При температурах, близких к T0, ментальная кривая зависимости Re M2 от H с петлей зависимости (T ) для всех образцов почти совпадают, гистерезиса приведена на вставке к рис. 1. Будем хаа при T < T0 имеют максимум, положение которого рактеризовать такие кривые следующими параметрами:

определяется содержанием Sr.

(i) амплитудой сигнала в точках экстремумов; (ii) полоЭкспериментальное определение температуры перехожением этих экстремумов Hm в постоянном магнитном да образца в магнитоупорядоченное состояние является поле; (iii) величиной коэрцитивной силы Hc, как показано наиболее сложной задачей. Ранее нами [10] для опредена вставке к рис. 1. Для анализа поведения M2 испольления Tc в простых кубических ферромагнетиках использовались зависимости этих параметров от температуры.

зовались скейлинговые соображения, согласно которым Как видно из рис. 1, существует температурная область, высшие гармоники намагниченности сингулярны в точке в которой как Hc, так и Re M2 не зависят от T. По- Кюри. Однако в исследуемых манганитах высшие гармовидимому, в этой области, как и в опытах на промышлен- ники в низкочастотном диапазоне обнаружены не были, ных солях, сигнал обусловлен магнитными примесями. по-видимому, в силу их малости (мала и сама линейная Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. Линейная и нелинейная восприимчивости манганитов самария Рис. 2. Температурная зависимость 4. На вставке изображены зависимости 1/4 от T. Для удобства сравнения величина 1/4 увеличена в 100 раз для образца с x = 0.25 и в 30 раз для образца с x = 0.4.

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.