Ядерный магнитный резонанс в слабодопированных манганитах

• Автор: Волкова, Зоя Насимьяновна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Кристаллическая структура манганитов

1.2 Электронная структура манганитов

1.3 Обменные взаимодействия в манганитах

1.4 Фазовые диаграммы донированных манганитов

1.4.1 Фазовая диаграмма Ьа1_хСа1МпОз

1.4.2 Фазовая диаграмма Ьа1_18га;МпОз

1.5 Фазовые неоднородности в манганитах

1.6 Поляронная модель

1.7 Исследование манганитов методом ЯМР
1.8 Задачи исследования
2 Образцы и методика эксперимента
2.1 Описание спектрометра ядерного магнитного резонанса
2.2 Регистрация спектров ЯМР и анализ формы линии
2.3 Измерение времен релаксации
2.4 Установка по измерению магнитной восприимчивости
2.5 Образцы
3 Магнитные поляроны в СаМп03-<5
3.1 Макроскопическая намагниченность СаМпОз_<
3.2 ЯМР 170 в антиферромагнитной фазе
3.3 Зарядовое распределение в парамагнитной фазе
3.4 Магнитная восприимчивость и изотропный магнитный сдвиг линии ЯМР
170 в парамагнитной фазе
3.5 Анизотропные магнитные сдвиги и перенос спиновой плотности на кислород
3.6 Динамика магнитных поляронов
3.7 Выводы к главе
4 Неоднородное состояние в БгМпОз-а по данным ЯМР 170 и ЯМР 55Мп
4.1 Магнитная восприимчивость ЭгМпОз-г
4.2 55Мп ЯМР в магнитоупорядоченном состоянии вгМпОз-^

4.3 Спиновый вклад в магнитную восприимчивость: ЯМР 170
4.4 Анизотропия спиновых флуктуаций Мп в парамагнитной фазе
4.5 Локализация допированных электронов
4.6 Выводы к главе
5 Орбитальное упорядочение в ЬаМпОз по данным ЯМР 170, 139Ьа
5.1 Спиновое и зарядовое окружение Ьа: магнитная восприимчивость и ЯМР
139Ьа
5.2 Анизотропия обменного взаимодействия Мп-Мп: ЯМР
5.3 Низкочастотная динамика спинов Мп
5.4 Выводы к главе
Заключение
Список работ автора
Список литературы

Введение
Оксиды на основе переходного металла марганца являются ярким примером систем с сильными электронными корреляциями - одного из важных направлений развития физики конденсированного состояния. Фундаментальный аспект исследований электронных свойств манганитов с общей формулой ГД-^А^МпОз (где II - редкоземельные элементы, А - щелочноземельные металлы) связан с наличием в данных системах тесной взаимосвязи спиновой, зарядовой и решеточной степеней свободы. При изменении электронной концентрации их конкуренция реализуется в богатом разнообразии фазовых состояний с магнитными и транспортными свойствами оксида, востребованными современными технологиями. В настоящее время активно обсуждается возможность использования материалов на основе манганитов в спинтронике благодаря обнаруженному в них эффекту колоссального магнитосопротивления, достигающему вблизи комнатной температуры величины 1300% в пленках Ьао.б7Сао.ззМп03 [1]. На основе манганитов также могут быть созданы устройства для генерации высокочастотного излучения микроволновых диапазонов [2] и различные магнитооптические устройства, работающие в инфракрасной и видимой области спектра [3].
В многочисленных исследованиях манганитов все больше экспериментальных фактов свидетельствуют о том, что основное состояние данных систем в значительной степени неоднородно, то есть имеется тенденция к фазовому расслоению, обычно представляющему собой совокупность ферромагнитных металлических и антиферромагнитных непроводящих областей.
Для понимания механизма формирования фазово-расслоенного состояния необходимо исследовать области фазовой диаграммы вблизи «крайних точек» - манганитов кальция/стронция Са2+Мп4+0|-/8г2+Мп4+0|~ и лантана Ьа3+Мп3+Оз~. Поскольку на практике чрезвычайно редко удается синтезировать образцы со стехиометрическим составом, в эксперименте чаще всего приходится иметь дело с манганитами, содержащими за счет анионных или катионных вакансий магнитные ионы разной валентности: Мп3+ и Мп4+. Так, в системе появляется дополнительный носитель заряда, который в Зс£-зоне марганца в магнитном окружении может искажать локальную магнитную структуру благодаря взаимодействию собственного спина и магнитных моментов локальных ионов марганца. Таким образом, носитель заряда создает вокруг себя ферромагнитно-поляризованное облако. Такое образование может существовать в кристалле как единое целое и называется магнитным поляроном. Концепция магнитного полярона впервые

критического значения пр, ферромагнитные капли приходят в контакт друг с другом. Происходит концентрационный переход изолятор - металл. При дальнейшем увеличении концентрации ферромагнитная область из многосвязной превращается в односвязную, то есть антиферромагнитная фаза представляет собой изолированные друг от друга капли внутри ферромагнитной матрицы (рис. 1.15(Ь)).
Рис. 1.15. Электронное фазовое расслоение (затемненная область - ферромагнитная часть кристалла, светлая область - антиферромагнитная): (а) диэлектрическое состояние - ферромагнитные (проводящие) капли в антиферромагнитной матрице, (Ь) проводящее стояние - антиферромагнитные (изолирующие) капли в ферромагнитной решетке, (с) страйповая (полосчатая) структура, соответствующая зарядово-упорядоченной фазе, (<1) произвольное распределение сосуществующих металлической и диэлектрической фаз, обусловленное переходом первого рода металл - изолятор [81,82].
Существенным отличием примесного разделения фаз от электронного является отсутствие взаимного заряжения фаз, поскольку заряды носителей скомпенсированы зарядами продиффундировавших вместе с ними примесных ионов. Однако, как и в случае электронного фазового расслоения, здесь по мере роста концентрации носителей также происходит изменение топологии проводящей ферромагнитной фазы при некоторой концентрации пр с перколяционным фазовым переходом из изолирующего состояния в проводящее.
В работе [65] показано, что для системы Ьа^^Са^МпОз при больших концентрациях щелочноземельного элемента (например при х = 2/3, х = 3/4), то есть в областях существования зарядового и орбитального упорядочения, могут существовать не капельные, а страйповые (полосчатые) структуры проводящих и изолирующих фаз (рис. 1.15(с)).