WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Зависимость магнетосопротивления от направления магнитного поля по отношению к кристаллографическим осям в La0.93Sr0.07MnO3 обнаружена ниже TC, когда ток j направлен вдоль оси b и H b. При 77 K зависимость магнетосопротивления MRH [(H) - (H = 0)]/(H) от направления магнитного поля в плоскости bc имеет одноосный характер и достаточно хорошо описывается выражением MR sin 2 (рис. 4, a), где — направление магнитного поля в плоскости bc. Максимальное и минимальное значения магнетосопротивления, по-видимому, соответствует направлениям магнитного поля вдоль осей c и b. В исходном образце La0.93Sr0.07MnO3 анизотропия MR не обнаружена, когда ток j направлен вдоль оси c, а поле вращается в плоскости ab (светлые точки на рис. 4, b). После охлаждения монокристалла La0.93Sr0.07MnO3 от 500 K до комнатной температуры под давлением 25 kg · cm-2 в направлении оси c обнаружено возникновение анизотропии MR типа одноосной (темные точки на рис. 4, b).

Анизотропия поперечного магнетосопротивления (j H) обнаружена и в других исследованных слаболегированных манганитах (рис. 4, c и 4, d), причем анизотропия MR также появляется вблизи TC. Этот результат показывает, что анизотропия MR обусловлена Рис. 4. Угловые зависимости поперечного (j H) магнетосонамагниченностью кристалла. В La0.875Ca0.125MnO3 ни- противления монокристаллов слаболегированных манганитов лантана при 77 K. Цифры над кривыми — значение магнитного же T 100 K магнетосопротивление резко уменьшается поля в kOe. a — ток направлен вдоль оси b, а магнитное поле (MRH -0.25 при 100 K и H = 17 kOe), оно меняет вращается в плоскости bc. Сплошная кривая — MR cos 2.

знак от направления магнитного поля и при 77 K имеет b — ток направлен вдоль оси c, а магнитное поле вращается одноосный характер и хорошо описывается выражением в базисной плоскости ab. Светлые точки — магнетосопротивMR -K1 + cos 2, где K1 0.5-0.55 (сплошные ление исходного (as grow) монокристалла. Темные точки — линии на рис. 3, c). Эта температура близка к темперамагнетосопротивление монокристалла, предварительно охлатуре TB 80 K, при которой, как предполагается [16], жденного от 500 K до комнатной температуры под давлением начинается переход в квазикубическую фазу TO O.

25 kg/cm2 в направлении оси c. c — ток направлен вдоль В анизотропии магнетосопротивления La0.9Ca0.1MnO3 оси, близкой к оси (112). Сплошная кривая — MR cos 2.

обнаружен кроме вклада симметрии второго порядка d — сплошная кривая — MR K1 cos 2 + K2 cos 4.

Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 1830 Н.И. Солин, В.А. Казанцев, Л.Д. Фальковская, С.В. Наумов ось c направлена близко к направлению роста кристалла.

ВLa0.875Ca0.125MnO3 направление роста кристалла было близко к оси (112). Кроме того, по-видимому, объемами доменов в определенной мере можно управлять внешними воздействиями. Появление небольшой анизотропии магнетосопротивления в плоскости (ab) в охлажденном под давлением La0.93Sr0.07MnO3 (рис. 4, b) является тому доказательством.

Активационный характер температурных зависимостей электросопротивления и термоэдс, разные значения энергий активации электросопротивления и термоэдс в одинаковых кристаллографических направлениях в La0.93Sr0.07MnO3 (см. таблицу) свидетельствуют [17] об отсутствии вклада нелокализованных носителей в исследованной области температур. Малую проводимость образца при концентрации акцепторов меньше Рис. 5. Зависимости магнетосопротивления монокристаллов порога протекания x < xper 0.16 можно объяснить La0.93Sr0.07MnO3, La0.9Ca0.1MnO3 и La0.875Ca0.125MnO3 от натем, что носители заряда захватываются либо в лопряженности магнитного поля при 77 K для разных направлений магнитного поля к кристаллическим осям. Значения углов кализованные состояния в „хвостах“ валентной зоны, на кривых соответствуют рис. 4.

либо локализуются на ионе Mn+4 с образованием поляронов. Оба механизма могут давать активационное поведение электросопротивления и термоэдс, описываемые выражениями (5) и (7) [17,22]. Доводом в магнитного поля для двух крайних („трудного“ и „легпользу поляронной проводимости могут служить [22] кого“) направлений магнитного поля по отношению к высокие значения множителя = 2-10 · 103 -1cm-кристаллическим осям (рис. 5, a и 5, b). Иной характер в (2) и характерные для поляронной проводимости имеет зависимость MR(H) в La0.875Ca0.125MnO3. Видно потери типа Дебая, (), обнаруженные на (рис. 5, c), что вдоль „легкого“ направления магнето1+сопротивление монотонно увеличивается с магнитным температурной [23] и частотной зависимостях прополем, а вдоль „трудного“ направления оно меняется водимости на переменном токе [24] ( — частота немонотонно. Вдоль „промежуточного“ направления натока, 1/ — частота прыжка полярона) монокриблюдается слабая зависимость MR от напряженности сталлов La1-xSrx nO3, x = 0.07-0.075. Захваченный на магнитного поля, которая может быть обусловлена некоионе Mn+4 электрон связывает шесть ионов Mn+3 его торой неточностью ориентировки образца.

ближайшего окружения, образуя полярон с радиусом Rpol = RMn–Mn = 1a 4 (a — параметр решетки).

Энергия активации прыжков W1, характеризующая по3. Обсуждение движность носителей заряда µ 1/T exp(-W1/kT), в основном определяется кулоновским потенциалом [17] Анизотропия электросопротивления (т. е. зависимость W1 = Wp/2 e2/(2 pRpol), где p 10 — эффективная его от направления тока по отношению к кристаллоградиэлектрическая проницаемость. Оценки размера поляфическим осям) свойственна в той или иной мере всем рона из энергии активации прыжка W1 150-100 meV некубическим кристаллам. Известно, что металлы [19], (см. таблицу) дают значения Rpol = 4-6 1-1.5a.

полупроводники [20] и гексаферриты [21] обладают В орторомбической структуре этот полярон, позначительной анизотропией электросопротивления. Эта видимому, представляет вытянутый вдоль оси c эллипанизотропия обычно объясняется анизотропией подвижсоид. Вследствие этого энергия активации прыжка Wности (массы или времени релаксации) носителей тока.

вдоль оси c меньше (см. таблицу), подвижность дырок По нейтронным и рентгеновским данным исследованные больше, а значение электросопротивления меньше, чем образцы имеют двойниковую структуру. Двойникование вдоль других осей. Таким образом, природа анизотропии является следствием фазового перехода в состояние с электросопротивления может объясняться анизотропией более низкой симметрией при росте кристалла. Очеформы полярона.

видно, при равномерном распределении доменов анизотропии свойств не должно быть. Обнаруженная анизо- В [8] предполагалось, что появление магнитных клатропия свойств исследованных образцов, по-видимому, стеров в La0.92Ca0.08MnO3 при 300 K будет сопровосвидетельствует о том, что вследствие особенностей ждаться решеточными искажениями и может быть докатехнологии приготовления кристаллов появляется вы- зательством начала фазового расслоения в парамагнитделенное направление и рост доменов в некоторых ной области. Результаты температурных исследований направлениях является предпочтительным. В исследо- коэффициентов линейного расширения La0.93Sr0.07MnOванном в настоящей работе кристалле La0.93Sr0.07MnO3 ясно демонстрируют наличие аномалий вблизи 300 K Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. Фазовое расслоение и анизотропия электрических свойств слаболегированных манганитов лантана и подтверждают это предположение. Малые значения возникновения ферромагнитных капель около этих поC a b ниже 250 K могут быть объяснены ком- ляронов. Можно указать на две причины возникновепенсацией теплового расширения при увеличении разме- ния таких капель. При такой сравнительно большой ров магнитных кластеров. Это предположение согласу- концентрации ионов Sr (x = 7%) вследствие статистиется с увеличением анизотропии электросопротивления ческого распределения акцепторов либо особенностей с понижением температуры (рис. 1). технологии имеются скопления акцепторов, около коЗависимость дифференциальной магнитной восприим- торых возникают магнитные капли с Rkl 25-40 и чивости ac от магнитного поля (рис. 2), повышен- TC 250-300 K.

ное значение эффективной парамагнитной проницаемо- Другая, по-видимому, наиболее вероятная причина сти µeff, особенности коэффициентов линейного и объем- возникновения магнитных капель появляется при ученого расширения в области T 300 K (рис. 3), находя- те анизотропии формы поляронов. Среднее расстояние щейся вдали от температуры магнитных и структурных между акцепторами-ионами Sr — в La0.93Sr0.07MnOпереходов образца, но близко к температуре Кюри силь- составляет менее 10. Даже небольшой ( 25%) анинолегированных манганитов с x = 0.2-0.3, можно объ- зотропии полярона уже достаточно для перекрытия яснить возникновением магнитных кластеров. Размеры соседних поляронов с 2RMn–Mn 8. Из-за выигрыша этих магнитных капель грубо можно оценить из магнит- в обменной энергии и упругих напряжений решетки ных измерений. Намагниченность магнитных кластеров происходит объединение поляронов малого радиуса в в парамагнитной матрице описывается формулой Лан- магнитный полярон большого радиуса с несколькими жевена L(x) cth x - 1/x, где x = MklH/kT [19]. Диф- носителями заряда, вследствие чего ближний порядок ференциальная магнитная восприимчивость такого кла- в кластере и фазовое расслоение наступают при темстера ac dL/dH -csch2x + 1/x2. Резкое уменьше- пературе Tps 250-300 K, приблизительно равной TC ние ac в полях порядка до 500 Oe при T = 200-250 K проводящих манганитов с x 0.2-0.3.

(рис. 2) можно объяснить большими значениями маг- Методом малоуглового рассеяния нейтронов было нитного момента Mkl кластера, содержащего около показано [16], что в La0.9Ca0.1MnO3 при гелиевых Nkl = 103-104 ионой Mn (сплошные кривые на рис. 2 — температурах размер кластеров превышает расстояние расчет ac dL/dH при Nkl = 3 · 103 и 8 · 103 ионов Mn между ними и происходит срастание кластеров, при в кластере), что соответствует в сферической модели этом сохраняется полупроводниковый характер провокластерам радиуса Rkl 25-50 = 6-12a. В предпо- димости. По-видимому, такая картина наблюдается и в ложении, что увеличение эффективного момента µeff La0.93Sr0.07MnO3 при комнатной температуре.

La0.93Sr0.07MnO3 на 1 µB от теоретического значе- Феноменологические теории, объясняющие анизотрония обусловлено только этими кластерами из выраже- пию магнетосопротивления и других четных эффектов ния для магнитной восприимчивости магнитных кла- в ферромагнетиках [19], связывают ее с зависимостью стеров (T ) [9] оценены значения их концентрации компонент тензора электросопротивления от соответn 1015 cm-3. Такая концентрация соответствует рас- ствующих компонент тензора деформации. Для проводстоянию между кластерами 103. Более медленное ника, находящегося во внешнем магнитном поле H, изменение ac до полей 5-7kOe можно объяснить связь между плотностью тока ji и напряженностью наличием кластеров меньшего размера, концентрация электрического поля Ek, дается соотношением [25] которых из данных по µeff может быть оценена велиji = ik, (3) чинами порядка 1019-1020 cm-3.

Таким образом, результаты по магнитным, электричегде компоненты тензора проводимости ik являются ским свойствам и коэффициентам линейного и объемнофункциями напряженности магнитного поля. Диагональго расширения La0.93Sr0.07MnO3 могут быть объяснены ные компоненты тензора проводимости ii, которые и возникновением при T < 300 K анизотропных клаопределялись на эксперименте, являются четной функстеров разных размеров — с радиусом от 4 до 50.

цией магнитного поля [25] Причем, как показывают магнитные исследования, чем (0) крупнее кластер, тем меньше их концентрация, больше ii = ii + iilmHlHm +.... (4) расстояние между ними, и наоборот. Вследствие этого l,m=x,y,z туннелирование, прыжки и перескоки носителей тока Анализ показывает, что в орторомбической системе между крупными кластерами затруднены. Поэтому на разложение (4) приводит к выражению для магнетосоэлектрические свойства сильнее влияют капли небольпротивления ших (4-8 ) размеров в согласии с оценками из энергии активации прыжка.

MRH A0H2 + A1H2 cos 2 + A2H4 cos 4, (5) В парамагнитной области при высоких (T > 300 K) температурах поляроны малого радиуса могут образо- где — угол, который составляет магнитное поле ваться вследствие ян-теллеровского искажения решет- с осью кристалла. Видно (рис. 4), что обнаруженки [3]. С понижением температуры энергия системы ные угловые зависимости магнетосопротивления хоможет быть понижена за счет фазового расслоения — рошо описываются выражением (5). Отметим, что Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 1832 Н.И. Солин, В.А. Казанцев, Л.Д. Фальковская, С.В. Наумов и в некоторых тетрагональных проводящих пленках в проводимости носителей тока значительно меньше La0.67Ca0.33MnO3 также обнаружены [12] угловые за- числа акцепторов, она будет определяться выраженивисимости магнетосопротивления, описываемые выра- ем вида n exp(- ES/kT) [22]. В настоящее время жением (5). В La0.9Ca0.1MnO3 наблюдается (рис. 4, d) неясно, на каких примесях локализованы поляроны и анизотропия магнетосопротивления, близкая к кубиче- чем определяется значение энергии активации термоской, вместо ожидаемой одноосной в соответствии с эдс. Однако эксперименты и в La0.9Ca0.1MnO3 [8] и в симметрией кристалла. Исследованные кристаллы име- La0.93Sr0.07MnO3 (см. таблицу) указывают на уменьшеют двойниковую структуру, и для объяснения магнето- ние ES при возникновении магнитных кластеров ниже сопротивления нужно учитывать особенности антифер- 270 K. Это свидетельствует о том, что возникновение ромагнитной доменной структуры. Из близости MR() в ближнего магнитного порядка и увеличение размера La0.9Ca0.1MnO3 к кубической симметрии можно предпо- кластеров уменьшает энергию локализации поляронов и ложить, что здесь вклад в MR(), по-видимому, вносят приводит к увеличению проводимости из-за увеличения два домена примерно равного объема, но сдвинутые концентрации носителей заряда. Нейтронными исследона 90.

Pages:     | 1 || 3 |



© 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.