Получение и исследование легированных манганитов лантана, как основы устройств, управляемых магнитным полем

• Автор: Муковский, Яков Моисеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 412 с. : ил.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Кристаллическая структура манганитов

1.2 Электронная структура

1.2.1 Ионная модель

1.2.2 Зонная модель

1.3 Магнитные свойства

1.3.1 Магнитные структуры 3

1.3.1.1 ЬаМпОз

1.3.1.2 ЬаьхСахМпОз,

1.3.1.3 ЬаьхБгхМпОз

® 1.3.2 Температура Кюри, намагниченность и магнитная восприимчивость

1.3.2.1 Температура Кюри
1.3.2.2 Намагниченность
1.3.2.3 Магнитная восприимчивость
1.3.3. Эффект магнитострикции
1.3.4 Фазовые переходы, индуцированные магнитным полем
1.3.5 Модели магнетизма
1.4 Фазовое расслоение
1.5 Динамика рассеяния нейтронов
1.6 Транспортные свойства
1.6.1 Сопротивление и магнетосопротивление
1.6.1.1 Зависимость сопротивления от уровня легирования
1.6.1.2 Сопротивление при высоких температурах
1.6.1.3 Проводимость в ФМ состоянии при высоком уровне легирования
1.6.1.4 Поляроны. Роль эффекта Яна-Теллера
1.6.1.5 Влияние давления. Поляроны Зинера
1.6.1.6 Магнетосопротивление
1.6.2 Эффект Холла
1.6.3 Термоэдс
1.6.4 Теплопроводность
• 1.6.5 Модели проводимости
1.7 Теплоемкость
1.8 Теоретическое описание систем с двойным обменным взаимодействием

2 РОСТ МОНОКРИСТАЛЛОВ ЛЕГИРОВАННЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА И ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИХ КАЧЕСТВО
2.1 Выбор метода роста монокристаллов легированных манганитов лантана
2.2 Установка роста монокристаллов
2.3 Приготовление заготовок для зонной плавки
2.4 Рост монокристаллов
2.4.1 Рост монокристаллов нелегированного ЬаМпОз
2.4.2 Рост монокристаллов Еаьх8гхМпОз
2.4.3 Рост монокристаллов ЬаьхСахМпОз
2.4.4 Рост монокристаллов ТакхСахМпОз (х > 0.2) с использованием метода "движущегося растворителя"
2.4.5 Рост монокристаллов Ьа1.хВахМп03
2.5 Изучение влияния концентрационных неоднородностей на электрофизические свойства монокристаллов
2.6 Результаты и выводы по главе 2
3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ, МАГНИТНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ МОНОКРИСТАЛЛОВ Ьа,.хАхМпОз (А = вг, Са, Ва, 0)
3.1 Система ЬаьхЗгхМпОз
3.1.1 Кристаллическая и магнитная структура соединений с х < 0.2
3.1.1.1 Структурные и магнитные фазовые переходы в Ьао^Го, [МпОз 13
3.1.1.2 Ферромагнитная сверхструктураЬао^Зго.иМпОз
3.1.2 Магнитные свойства соединений с х <0.2
3.1.2.1 Низкотемпературные магнитные свойства. Гетерогенное и гомогенное магнитное состояние в Ьао.дЗгодМпОз
3.1.2.2 Температурные зависимости намагниченности Ьао^ГодМпОз
3.1.3 Влияние давления и магнитного поля и транспортные свойства Ьао.^годМпОз
3.1.4 Магнитные свойства соединений с х > 0.2
3.1.4.1 Поведение намагниченности ЬаотЗго.зМпОз при низких температурах
3.1.4.2 Критические явления в ЬаолЗго.зМпОз
3.1.4.3 Спиновая динамика Ьа1.х8гхМп03, х = 0,2, 0,3
3.1.5 Транспортные свойства
3.1.5.1 Температурная зависимость сопротивления в Ьао,785го>22МпОз
3.1.5.2 Эффект Холла в соединениях с х = 0,15, 0,20, 0,25
3.1.5.3 Точечная контактная спектроскопия Ьао.тбЗго.азМпОз
3.1.6 Связь магнитного превращения и транспортных свойств ЬаояБгодМпОз
3.1.7 Высокочастотные свойства
3.1.7.1 Ферромагнитный антирезонанс в ЬаолЗго.зМпОз
3.1.7.2 Электронный парамагнитный резонанс в Ьа1-х8гхМп03, х = 0,1, 0,2, 0,3
3.1.7.3 Естественный ферромагнитный резонанс в Ьао.эЗгодМпОз
3.1.7.4 Критическое поведение электронного парамагнитного резонанса
3.1.7.5 Особенности высокочастотного поглощения в Ьао.зЗгодМпОз
3.1.8 Спиновая поляризация в ЬаотЗго.зМпОз
3.1.9 Результаты и выводы по разделу 3.1
3.2 Система Lai-хСахМпОз
3.2.1 Влияние давления на магнитные и транспортные свойства
ЬаоиСаолвМпОз и Ьао.зСао.гМпОз
3.2.2 Нелинейность сопротивления
9 3.2.3 Изучение Ьа1.хСахМпОзметодом рассеяния нейтронов
3.2.3.1 Кристаллографическая и магнитная структура
3 .2.3.2 Спиновая динамика и магнитная неоднородность в Ьа1.хСахМпОз,
3.2.3.3 Магнето-вибрационные моды в Lao.gCao дМпОз
3.2.3.4 Зарядовые корреляции и поляроны в ЬаолСао.зМпОз
3.2.3.5 Особенности перехода в ФМ состояние в ЬаодСао.зМпОз
3.2.4 Одновременное наблюдение магнитных переходов 1 и 2 рода в монокристалле
Ьао.7зСао.27МпОз
3.2.5 Туннельная контактная спектроскопия ЬаодСао.зМпОз и LaoTsSroisMnCE
3.2.6 Результаты и выводы по разделу 3.2
3.3 Система ЬаьхВахМпОз
3.3.1 Структурные и магнитные фазовые переходы в Ьао^ВаодМпОз
3.3.2 Транспортные свойства Lai.xBaxMn03 3
3.3.2.1 Свойства Lao,вВаодМпОз
3 .3.2.2 Свойства Ьао,75ВаодзМпОз
3.3.3 Влияние давления на магнитные и транспортные свойства Lao вВаотМпОз
3.3.4 Результаты и выводы по разделу 3.3
3.4 Система Lai-хМпОз
4 ПОЛУЧЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК ЛЕГИРОВАННЫХ МАНГАНИТОВ щ ЛАНТАНА И ИХ СВОЙСТВА
4 1 Получение тонких пленок легированных манганитов лантана
4.1.1 Приготовление мишеней
4.1.2 Метод ионно-плазменного распыления в системе сдвоенных катодов
4.1.3 Методы исследования тонкоплёночных образцов
4.2 Влияние параметров роста эпитаксиальных тонких пленок легированных манганитов лантана на их макро и микрострутуру
4.3 Транспортные свойства эпитаксиальных тонких плёнок Lao,7(Ca,Sr)o,3Mn03
4.4 Поликристаллические тонкие пленки
4.5 Магнитооптический эффект Фарадея в пленках Lao^Sro^MnCb
4.6 Результаты и выводы по главе 4
Заключение
Выводы
Благодарности
Список использованных источников

тем, что при неупорядоченном расположении ионов разной валентности оптимальной для двойного обмена является концентрация, при которой наибольшее количество ионов Мп3+ имеет в качестве соседа только один ион Мп4+. Концентрация ионов Мп4+, соответствующая этому условию, составляет 31%.
(5) Чистый ЬаМпОз (0% Мп4+) является антиферромагнетиком А-типа, в котором все связи в направлении с являются ковалентными, а в перпендикулярных плоскостях расположение орбиталей способствует максимизации количества полуковалентные связи. Таким образом, магнитную структуру можно представить как ферромагнитные плоскости, связанные между собой антиферромагнитным образом. Так как ковалентная связь является наиболее короткой, межплоскостные расстояния в направлении с короче, чем в направлениях а и Ь. Гудинаф предсказал, что ниже некоторой температуры полуковалентные связи будут упорядочиваться и что, благодаря выигрышу в упругой энергии, связанной с появлением различия в длинах связей Мп-Мп, приведет к формированию О'-структуры. Упорядочение полуковалентных связей (орбитальное упорядочение) является коллективным эффектом, проявляющимся значительно выше температуры магнитного упорядочения.
Переходы между различными магнитными фазами являются достаточно протяженными. Они реализуются либо через двухфазные области, в которых содержание одной фазы постепенно увеличивается, а другой уменьшается, либо гомогенным образом, через постепенное скошивание спинов, как это происходит при малых значениях х.
1.4 Фазовое расслоение
Интенсивные исследования свойств высокотемпературных сверхпроводников и попытки построить их общую теорию привели, в том числе, к развитию нескольких расчетных методов для моделирования сильно коррелированных электронных систем. В последнее время некоторые эти методы были использованы применительно к манганитам. Первый расчетный анализ одно-орбитальной модели был предпринят в работе [119], где применялся метод Монте-Карло, при этом 128-электронам был приписан классический спин. В ходе исследования было обнаружено несколько неожиданных результатов. В частности, расчет плотности е8-электронов <п>=(1-х) при изменении химического потенциала р., показал, что при некоторых значениях плотности система не может находиться в стабильном состоянии. Другими словами, <п> имеет разрывы при некоторых значениях д. Соответствующие значения <п> были названы нестабильными. Альтернативные расчеты в рамках канонического ансамбля [119, 120], в которых плотность принимала случайные значения, а не регулировалась величиной р, показали, что при нестабильных <п> основное состоя-