Исследование магнитных свойств ферромагнитных кластеров в легированных манганитах лантана

• Автор: Шарипов, Камиль Рашитович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1Л. Основные свойства манганитов

1.2. Спектры ЭПР

1.3. Фазовое расслоение в манганитах

1.4. Суперпарамагнитный резонанс

ГЛАВА 2. Фазовое расслоение в Еи0.бЕао.4-х8гхМп

2.1. Свойства манганитов Еиі.х8гхМпОз

2.2. Приготовление образцов и их свойства

2.3. Экспериментальные результаты

2.3.1. Намагниченность
2.3.2. Электронный парамагнитный резонанс
2.4. Обсуждение результатов
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. Магнитные свойства керамики Еаі.х8гхМп0.9252п0.075Оз
(х = 0.075; 0.095; 0.115)
3.1. Свойства манганитов Еа^БГхМпі.уЕПуОз
3.2. Эксперимент и обсуждение
3.2.1. Температурная зависимость удельного сопротивления
3.2.2. Температурные зависимости спектров ЭПР и намагниченности
3.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список публикаций по теме диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Интерес к легированным манганитам Ь1_хМхМпОэ, где Ь - это трехвалентный катион из группы лантаноидов, а М - двухвалентный щелочноземельный металл (например, Са, Ва или в г) связан с их богатой фазовой диаграммой. В этих соединениях при определенном процентном соотношении между Мп3+ и Мп4+ возможно формирование различных видов зарядовых упорядочений и сверхструктур. Орбитальные, зарядовые и спиновые степени свободы взаимосвязаны, что приводит к образованию в них различного типа фазовых неоднородностей вблизи границы раздела фаз [1, 2]. Из-за кулоновского отталкивания такие нанообласти стремятся отделиться друг от друга.
Ферромагнитно ■ коррелированные области обнаружены ранее различными методами на соединениях типа ЬаМщ.хБгхОз [3, 4]. Однако, область существования их на фазовой диаграмме довольно узкая, что не позволяет уверенно снять температурные и концентрационные зависимости сигналов. Идея и новизна данного исследования состояла в том, чтобы в несколько раз увеличить температурный диапазон существования ферромагнитных нанообразований в парамагнитной фазе, для этой цели использовать манганиты с дополнительным разбавлением диамагнитными ионами 2п2+ или Еи3+.
Представленная диссертация посвящена экспериментальному исследованию различного типа фазовых расслоений в манганитах ЕихЬа1.х.у8гуМп1.22п20з методами магнитного резонанса и измерений магнитной восприимчивости. Полученные результаты позволили выявить новые особенности фазового расслоения в легированных манганитах,

оценить размеры ферромагнитно коррелированных областей и параметры их магнитной анизотропии.
Цель работы
Целью данной диссертационной работы является выделение на фазовой диаграмме Т-х (температура-концентрация) области фазового расслоения в легированных манганитах лантана Еи0.бЬао.4-х5гхМпОз (х = 0.1; 0.13; 0.15; 0.17; 0.2; 0.3) и определение физических характеристик ферромагнитно коррелированных областей спинов в парамагнитной керамике Ьа^ЗГхМгц.угпуОз (х = 0.075; 0.095; 0.115).
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Провести температурные измерения спектров магнитного резонанса и магнитной восприимчивости легированных манганитов Еи0.бЕа0.4.х8гхМпОз (х = 0.1; 0.13; 0.15; 0.17; 0.2; 0.3) и ЬаьхЗгхМпи^ПуОз (х = 0.075; 0.095; 0.115).
2. Построить и проанализировать температурные зависимости интегральной интенсивности, ширины и положения линии магнитного резонанса и магнитной восприимчивости соединений Еио.бЬаол-хБГхМпОз (х = 0.1; 0.13; 0.15; 0.17; 0.2; 0.3), Еа1.х8гхМп,.у2пуОз (х = 0.075; 0.095; 0.115) в рамках, предложенных в литературе теоретических моделей.
3. На основе анализа полученных данных построить фазовую диаграмму существования ферромагнитных кластеров в парамагнитной фазе для соединений Еи06Еа0.4-х8гхМпОз (х = 0.1; 0.13; 0.15; 0.17; 0.2; 0.3) и Еа1.х8гхМп1.угпуОз (х = 0.075; 0.095; 0.115), получить физические
характеристики обнаруженных ферромагнитно- коррелированных областей.

В работе [40] исследованы магнитные и транспортные свойства пленок Шо.528г(шМпОз различной толщины. Было обнаружено, что пленки являются фазово-расслоенными и состоят из магнитных кластеров (капель) внутри непроводящей парамагнитной матрицы (выше температуры Нееля Тм) и антиферромагнитной матрицы при Т < Тм. Температурные зависимости сопротивления образцов хорошо описываются в рамках поляронного механизма проводимости. Величина капель во внешнем магнитном поле Н =
0.01 Тл достигает 15 нм. Капли состоят из магнитных поляронов малого радиуса порядка 1-2 нм. Авторами данной работы показано, что в изученных пленках капли взаимодействуют друг с другом. Из-за конкуренции диполь-дипольного взаимодействия между ними и магнитной энергии эти капли распадаются на более мелкие, и их размер в поле 1Тл достигает размера магнитного полярона. Фазовое расслоение в манганитах состава Бпц.хЗгхМпОз (х=0.3; 0.4; 0.45) исследовано методами магнитного резонанса в [38]. В образцах с х=0.4; 0.45 при температурах выше Тс дополнительно к сигналу от парамагнитной области наблюдаются сигналы ферромагнитного резонанса, которые связаны с индуцированными магнитными полями ферромагнитно коррелированных областей. Авторы пришли к выводу, что исследуемые материалы относятся к микронеоднородным объектам с конкуренцией различного типа упорядочений. Все обсуждаемые в настоящее время сценарии фазового расслоения в манганитах требуют дальнейшего экспериментального и теоретического изучения магнитных характеристик сосуществующих фаз.
В спектре магнитного резонанса однодоменные ферромагнитно коррелированные области в парамагнитной фазе могут вести себя как суперпарамагнитные частицы. Ярким примером является исследования феророманганитов тулия [41]. Спектры магнитного резонанса Тт0.б58го.з5Мп1.хРехОз (х=0.3; 0.35; 0.4) являются характерными для ансамбля