Особенности теплофизических свойств манганитов (Sm,La)1-xSrxMnO3 в области фазовых переходов

• Автор: Алиев, Ахмед Магомедович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Глава I. МАНГАНИТЫ С ЭФФЕКТОМ КОЛОССАЛЬНОГО

МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЯ - ТЕПЛОВЫЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА: обзор

1Л Материалы с эффектом колоссального магнитосопротивления

1.2 Кристаллическая структура и магнитные свойства манганитов

1.3 Механизм колоссального магнитосопротивления - двойной обмен, фазовое расслоение

1.4 Электросопротивление манганитов

1.5 Теплоемкость манганитов в области фазовых переходов

1.6 Термодиффузия и теплопроводность манганитов

1.7 Термоэдс манганитов

Глава II. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

2.1. Методики измерения теплоемкости, термодиффузии и теплопроводности
2.2. Калориметр и криостат
2.3. Электронная аппаратура
2.4. Погрешности измерений
2.5. Методика измерений электропроводности, термоэдс и теплопроводности стационарным методом
Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ МАНГАНИТОВ САМАРИЯ Sm,.xSrxMn03 И ЛАНТАНА Lai.xSrxMn03
3.1 Особенности физических свойств манганитов самария
3.2. Общая характеристика исследованных образцов
3.3. Электросопротивление и КМС в манганите Smi.xSrxMn03
3.4. Теплоемкость и флуктуационные явления в манганитах Smi.xSrxMn03
3.5 Теплоперенос в манганитах Smj.xSrxMn03: теплопроводность и термодиффузия
3.6 Термоэдс манганитов Smi.xSrxMn03
3.7 Магнитотранспортные и тепловые свойства монокристаллов Lat.xSrxMn03
Глава IV. МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В СИСТЕМЕ Smi.xSrxMn03
4.1 Магнитокалорический эффект в манганитах
4.2 Экспериментальное исследование МКЭ в Smi.xSrxMr>03
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список литературы
Актуальность темы.
Возникший в начале 90-х годов XX века огромный интерес к исследованию легированных манганитов со структурой перовскита был вызван обнаруженным в них 1993 году эффектом отрицательного колоссального магнитосопротивления (КМС), и в первую очередь с возможностью их применения в датчиках магнитного поля, головках магнитной записи и считывания высокой плотности, устройствах хранения больших объемов информации, металлодетекторах, сенсорах и т.д. В то же время манганиты представляют собой превосходный модельный объект для исследования фундаментальных физических свойств сильно коррелированных электронных систем. Как показывают исследования последних лет, в манганитах проявляется глубокая взаимосвязь магнитной, решеточной и электронной подсистем твердого тела. К тому же оказалось, что в манганитах магнитные и обменные взаимодействия являются ведущими и определяют электронные и решеточные свойства кристалла. Следствием этого является богатая фазовая диаграмма манганитов, особенно в магнитном поле.
Пока не существует общепринятой теоретической модели, которая могла бы объяснить все многообразие свойств соединений с эффектом КМС. В предлагаемых теоретических концепциях в основе физического объяснения КМС лежит механизм двойного обмена, который дает качественную картину возникновения ферромагнетизма, металлической проводимости и КМС в перовскитах. Однако исследования последних лет показывают, что для объяснения эффекта КМС и других свойств манганитов необходимо привлечь, кроме механизма двойного обмена и взаимодействие электронов с искажениями кристаллической решетки, вызванными эффектом Яна-Теллера. Очевидно, что требуются новые экспериментальные данные с применением прецизионных экспериментальных методик. Такие вопросы, как влияние
флуктуаций на теплоемкость, электросопротивление и другие свойства манганитов, имеющие большое значение для уточнения механизма КМС в окрестности Тс, вообще экспериментально не затрагивались. Остаются недостаточно исследованными тепловые свойства манганитов, тогда как результаты таких исследований в манганитах могут пролить свет на некоторые особенности взаимодействия электронов с искажениями кристаллической решетки, вызванными эффектом Яна-Теллера и способствовать пониманию причины возникновения КМС в перовскитных манганитах.
Еще один немаловажный аспект состоит в следующем. Часто различные физические свойства измеряются на различных сериях образцов. И поэтому однозначно установить связь между этими свойствами бывает трудно, так как различные серии образцов могут различаться режимами получения (температура и время отжига для керамических образцов), гомогенностью состава, стехиометрией, которая трудно поддается контролю и точному измерению и т.п., и, соответственно, все эти параметры могут влиять на измеряемые характеристики. Комплексное исследование различных тепловых характеристик манганитов одной серии может дать результаты, которые помогут нам глубже понять физику манганитов.
Цель работы
Цель настоящей работы - исследование влияния термодинамических флуктуаций и искажений кристаллической решетки на температурные и полевые зависимости тепловых и транспортных свойств манганитов (Sm, Ьа)|.х8гхМпОз в окрестности фазовых переходов.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Измерить теплоемкость и кинетические коэффициенты манганитов самария Smi_xSrxMn03 в широкой области температур, магнитных
соединения термопары с удлиняющими проводниками. По внешней поверхности крышки намотано около 10 витков константанового эмалированного провода диаметром 0.1 шш, выполняющего роль нагревателя 8. Окно 9 из оптического стекла приклеивается с внутренней стороны крышки с помощью аральдита и обеспечивает герметичность вплоть до самых низких температур. Крышка и основание герметично соединяются друг с другом с помощью низкотемпературного припоя. Для низкотемпературных измерений (4-20 К) предусмотрено использование
угольного
термометра 10, который
сопротивления
устанавливается в отверстии в нижней части основания. Роль держателя ячейки выполняет трубка 11, с помощью которой
производится
откачка
микрокалориметра, поступает обменный газ Не, а также
выводятся
удлиняющие
термопару провода. На рис. 2
показана в разрезе схема
криостата с микрокалориметром, который был подробно представлен на рис. 2.2. Для обеспечения герметичности
световод
проводится в
Рис. 2.3. Схема криостата.
низкотемпературную зону через тонкостенную трубку из нержавеющей стали 2 и герметизируется пицеином (смесь приблизительно равных частей