WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

стояние проявляется в орторомбической фазе налиДля образцов с Ts = 650C и 670C эксперименчием кластеров мезоскопического размера ( 100 ), тальные значения концентрации кластеров Cm < 12% сформированных из семейства плоскостей типа (00l) в результате предпочтительного взаимодействия анио- и составляют Cm 10.8% или даже 8.6%. Размеры нов кислорода с катионами только одного из химиче- же „металлических“ кластеров, рассчитанные с учетом ских элементов LaSrMnO (диффузные максимумы (00l), экспериментальных значений ширины диффузных максирис. 1, кривая c). мумов ((400)R, (202)O и (004)O) с использованием метоИз всего набора кластеров (hkl) наибольший интерес дики Л.И. Китайгородского, как в [8], мало изменяются, в изучаемой системе представляют семейства плос- флуктуируя вокруг величины равной 100 (вставка на Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. 122 З.А. Самойленко, В.Д. Окунев, Е.И. Пушенко, Т.А. Дьяченко, А. Черенков, P. Gierlowski...

положение которого для различных образцов меняется от 1.7 до 2.2 eV. В соответствии с представлениями о природе оптических спектров манганитов [15] в интервале <1.5 eV изменения t c обусловлены внутризонными, а при >1.5 eV — межзонными переходами.

При > 2.2 eV плотность состояний, участвующих в поглощении, резко возрастает и пропускание быстро падает с ростом.

Т и п п о д л о ж к и влияет на спектры лишь в критической области температур. На вставке к рис. приведены спектры различных пленок, выращенных при Ts = 600C. Видно, что наиболее далекой от перехода во вторую спектральную группу оказывается пленка на Nd3Ga5O12, а наиболее близкой к нему — на SrLaGaO4, что согласуется с данными рис. 4.

После лазерного облучения изменения спектров следуют за изменениями структуры: прозрачность образцов ромбоэдрической фазы (с низким Ts) за счет перехода в состояние с орторомбической структурой резко уменьшается. Структура же орторомбической фазы достаточно устойчива, ее спектры при облучении меняются мало (рис. 6).

Э л е к т р о п р о в о д н о с т ь. Качественные различия пленок LaSrMnO c изменением температуры роста Ts проявляются и в двух вариантах зависимостей электрического сопротивления от температуры R(T ). Для Рис. 6. Характерные спектры оптического пропускания пленок LaSrMnO, различающихся Ts. 1–4, 7 — до облучения; образцов с Ts 600C при снижении температуры от 5, 6, 8, 9 — после.

рис. 5). Эти результаты означают, что главной причиной изменения свойств пленок LaSrMnO при росте Ts является не размерный параметр „металлических“ кластеров, а их концентрация Cm. Данный вывод находится в согласии с положениями теории протекания [12].

Спектры оптического пропускания. Наблюдаются два вида спектров (рис. 6). Для пленок с Ts < 600C с ромбоэдрической структурой оптическая прозрачность в длинноволновой, < 2eV, область высока; там выявляются два близких по интенсивности максимума, разделенные минимумом при = 0.9-1.1 eV. Присутствие металлических кластеров проявляется в наличии участков, связанных с поглощением свободными носителями заряда при < 0.8eV.

Для определения концентрации Cm удобно использовать функцию 1/t · dt/d( ) Cm p, где p — концентрация дырок [13].

Рис. 7. Температурные зависимости электросопротивления Концентрация кластеров, определенная таким обраR = f (T ) пленок LaSrMnO (различающихся Ts ): 1 —кривая зом, в пленках сTs < 600C, составляет 2–5% [14], что с R(T ) = const при T < Tcrit (для пленки с Ts = 550C на согласуется с данными (рис. 5).

подложке Gd3Ga5O12); 2 — то же, что и 1, но после лазерного Другая группа образцов (Ts > 600C) оптически облучения (30 импульсов с плотностью энергии 0.15 J/cm2);

менее прозрачна и в отличие от предыдущей группы 3 — R(T) с максимумом в районе температуры Кюри (для с хорошо известными спектрами пропускания [15]: име- пленки с Ts = 730C на подложке SrLaGaO4); 4 — то же, что ется минимум в окрестности = 1.5 eV и максимум, и 3, при измерениях в магнитном поле 3.8 kG.

Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. Многообразие структурных форм в LaSrMnO, инициируемое условиями роста и лазерного облучения комнатной до Tcrit = 250 K имеет место зависимость наблюдающейся зависимости R(T ) в низкотемпературR(T ), свойственная полупроводникам или диэлектри- ной области, на наш взгляд, связана с гипотезой об кам (рис. 7, кривая 1). Ниже Tcrit есть участок, где изменении положения дырочного края подвижности отR(T ) = const. Под влиянием лазерного излучения про- носительно уровня Ферми в сильно неоднородной среде исходит структурный фазовый переход и сопротивление в условиях магнитного упорядочения [24].

образцов понижается на 3–4 порядка (кривая 2 на Резкое снижение сопротивления при переходе в магрис. 7). Кроме этого, при T < 100 K, т. е. уже на участке нитоупорядоченное состояние обусловлено уменьшениR(T ) = const, проявляется заметная зависимость R(T ) ем энергии активации (материал остается в диэлектри( в1.5 раз при 4.2–100 K).

ческом состоянии). Внешнее магнитное поле облегчает Участки R(T ) = const на температурных зависидвижение носителей заряда в окружении „облака“ магмостях сопротивления манганитов различных составов нитных возбуждений [24]. В этом случае сопротивление наблюдались ранее в [5,14,16–22]. Природа участков образцов в магнитном поле должно уменьшаться, что и (T ) =const обсуждается в [5,14,16–18]. B[5] это связынаблюдается в эксперименте (кривая 4 на рис. 7).

вается с магнитным упорядочением пленок ниже темпеВ заключение необходимо обсудить связь электриратуры Нееля. Данный эффект наблюдался и в YBaCuO, ческих свойств пленок с их структурой. Как было когда в диэлектрических образцах содержатся малые видно из рентгеноструктурных данных, для образцов кластеры с металлической проводимостью [8,14,19].

с Ts = 650 и 670C величина Cs < 12% и находится Учитывая этот факт, был сделан вывод о том, что в интервале 8.6–10.8%, т. е. ниже порога протекания.

природа наблюдаемого явления связана с упругим тунОднако, несмотря на это, в диапазоне температур нелированием электронов между кластерами, превращаTs < 230 K зависимости R(T ) имели ярко выраженющимися при низких температурах в квантовые точки ный „металлический“ ход при значениях в облас дискретным энергетическим спектром. Косвенно это сти максимума ( = 1-1.5 · cm), на один–два поподтверждается в [16], где диэлектрические пленки с вырядка больших по сравнению со значениями, соот сокими значениями и участками (T ) = const имели ветствующими минимуму металлической проводимости ферромагнитные всключения нанометрового размера.

( = 10-3-10-2 ·cm). В соответствии с современными Для пленок, полученных при высоких температурах представлениями уменьшение сопротивления образцов роста (Ts 650C), зависимость R(T ) имеет вид кривой LaSrMnO при снижении температуры обусловлено их с максимумом R(T ) = Rmax вблизи температуры Кюри магнитным упорядочением. Поскольку это происходит (кривая 3 на рис. 7), наблюдавшийся в многочисленных при Cm < 12%, ясно, что процесс магнитного упоряработах, например в [20,21], когда „полупроводниковый“ дочения реализуется при концентрациях металлической ход (dR/dT < 0) сменяется „металлическим“ ходом (ферромагнитной) фазы ниже порога протекания. ФорdR/dT > 0. Однако сходство зависимости R(T ) с помированию магнитоупорядоченного состояния способведением сопротивления металлов имеет формальный ствует усиление взаимодействия кластеров из однохарактер. Действительно, диапазон изменения удельного типных кристаллографических групп, в нашем случае сопротивления в области максимума для исследовавпредставленные семейством плоскостей (004). Наблюшихся в данной работе пленок составляет 0.2–1.5 · cm.

дающийся „металлический“ характер зависимости R(T ) Величины электропроводности = 5-0.7 · cm, соотвозникает, когда еще нет сплошного пути между элекветствующие таким значения, существенно ниже митродами по металлическим областям и электропроводнимальной металлической проводимости, которая опреность пленок лимитируется туннелированием носителей деляется формулой [22] заряда между отдельными, но уже достаточно многочис2 ленными областями с металлической проводимостью.

e2 B min =, Основной вклад в сопротивление дают диэлектрические 4z a V0 crit прослойки.

где z — координационное число, a — расстояние между примесными центрами, V0 — амплитуда случайного Заключение потенциала, B — ширина зоны.

Для LaSrMnO изучаемого состава min должно быть На основании приведенных результатов показано, не менее 100 -1 · cm-1, что согласуется с оценками что в локальных областях твердого раствора LaSrMnO работы [23]. Поскольку проводимость такой системы (кластерах), которые в диэлектрических образцах при связана с d-орбиталями, значение min, скорее вcего, низких температурах могут проявлять себя в виде кванприближается к 1000 -1 · cm-1 [22]. Даже с учетом товых точек, имеют место фазовые переходы (ФП), их сильной неоднородности образцов и перколяционного можно представить схематически следующим образом.

характера перехода диэлектрик–металл средняя величина удельного сопротивления, возможная в окрестности 1. Упругие напряжения и диффузия с увеличением порога протекания, на один–два порядка меньше ожи- температуры роста (до Ts 650C) приводят к ФП:

даемого значения min. Наиболее реалистичная версия R O.

Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. 124 З.А. Самойленко, В.Д. Окунев, Е.И. Пушенко, Т.А. Дьяченко, А. Черенков, P. Gierlowski...

2. Деформационные искажения вызывают перераспре- [16] Coey J.M.D., Viret M., Ranno L., Ounagjela K. // Phys. Rev.

деление электронной плотности и локальный (в класте- Lett. 1995. Vol. 75. P. 3910.

[17] Ziese M., Srinitiwarawong C. // Phys. Rev. B. 1998. Vol. 58.

рах) ФП: диэлектрик металл (образцы с Ts < 600C, N 17. P. 11 519–11 525.

основная фаза R3c) с превращением при низких темпе[18] Троянчук И.О., Лобановский Л.С., Халявин Д.Д., Яруратурах этих кластеров в систему туннельно-связанных ничев В.П., Пушкарев Н.В., Шимчак Г. // ЖЭТФ. 1999.

квантовых точек с зависимостью R(T ) =const.

Т. 116. Вып. 2 (8). С. 604–610.

3. Перестройка атомной и электронной подсистем [19] Окунев В.Д., Самойленко З.А., Исаев В.А., Klimov A., приводит к ФП: парамагнетик ферромагнетик (образLewandowski S.J. // ПЖТФ. 2002. Т. 28. Вып. 2. С. 12–20.

цы с Ts > 600C, основная O-фаза Pnma) с зависимо- [20] Biswas A., Rajeswari M., Srivastava R.C., Venkatesane I., Greene R.L., Lu Q., de Lozanne A.L., Millis A.J. // Phys. Rev.

стью R(T ) =Rmax вблизи температуры Кюри.

2001. Vol. B 63. N 18. P. 184 424 (1–7).

4. „Металлический“ характер R(T ) в исследованных [21] Salamon M.B., Jaime M. // Rev. Mod. Phys. 2001. Vol. 73.

пленках LaSrMnO (Ts 600C) не связан с перехоP. 583–628.

дом образцов в металлическое состояние и обусловлен [22] Мотт Н.Ф. Переходы металл–изолятор. М.: Наука, 1979.

уменьшением флуктуаций в системе при структурном 342 с.

и магнитном упорядочении, что приводит к изменению [23] Карькин А.Е., Шулятев Д.А., Арсенов А.А., Черепаположения уровня протекания и к уменьшению сопронов В.А., Филонова Е.А. // ЖЭТФ. 1999. Т. 116. Вып. 2 (8).

тивления при снижении температуры образцов. С. 671–683.

[24] Бебенин Н.Г., Зайнуллина Р.И., Машкауцан В.В., ГавиДанная работа была частично поддержана правителько В.С., Устинов В.В., Муковский Я.М., Шулятев Д.А. // ством Польши (грант № PBZ-KBN-013/T08/19).

ЖЭТФ. 2000. Т. 117. Вып. 6. С. 1181–1189.

Список литературы [1] Нагаев Э.Л. // УФН. 1996. Т. 166. № 8. C. 833–858.

[2] Горбенко О.Ю., Демин Р.В., Кауль А.Р., Королева Л.И., Шимчак Р. // ФТТ. 1998. Т. 40. Вып. 2. С. 290–294.

[3] Wang Z.L., Yin J.S., Jang Y.D., Zhang Jiming // Appl. Phys.

Lett. 1997. Vol. 70. N 25. 3362–3364.

[4] Гавико В.С., Архипов В.Е., Королев А.В., Найш В.Е., Муковский Я.М. // ФТТ. 1999. Т. 41. Вып. 6. С. 1064–1069.

[5] Прохоров В.Г., Каминский Г.Г., Флис В.С., Ли Янг Пак // ФНТ. 1999. Т. 25. Вып. 10. С. 1060–1066.

[6] Троянчук И.О., Мантыцкая О.С., Постушонок С.Н., Шаповалова Е.Ф., Вирченко В.А. // Кристаллография.

1996. Т. 41. Вып. 5. С. 839–844.

[7] Cтрекаловский В.Н., Полежаев Ю.М., Пальгуев С.Ф.

Оксиды с примесной разупорядоченностью. М.: Наука, 1987. 144 с.

[8] Okunev V.D., Samoilenko Z.A., Svistunov V.M., Abal’oshev A., Dynowska E., Gierlowski P., Klimov A., Lewandowski S.J. // J. Appl. Phys. 1999. Vol. 85. N 10. P. 7282–7290.

[9] Кривоглаз М.А. // Электронная структура и электронные свойства металлов и сплавов. Сб. науч. тр. Киев: Наукова думка, 1998. С. 3–39.

[10] Окунев В.Д., Самойленко З.А. // Письма в ЖЭТФ. 1991.

Т. 53. Вып. 1. С. 42–45.

[11] Мейер К. Физико-химическая кристаллизация. М.: Металлургия, 1972. 480 с.

[12] Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979. 416 с.

[13] Okunev V.D., Samoilenko Z.A., Abal’oshev A., Abal’osheva I., Gierlowski P., Klimov A., Lewandowski S.J., Varyukin V.N., Barbanera S. // Phys. Rev. 2000. Vol. B62. N 1. P. 696–701.

[14] Окунев В.Д., Пафомов Н.Н., Исаев В.А., Дьяченко Т.А., Klimov A., Lewandowski S.J. // ФТТ. 2002. Т. 44. Вып. 1.

С. 150–154.

[15] Kaplan S.G., Quijada M., Drew H.D., Tanner D.B., Xiong G.C., Ramesh R., Kwon C., Venkatesan T. // Phys.

Rev. Lett. 1996. Vol. 77. N 10. P. 2081–2084.

Pages:     | 1 ||



© 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.