Кинетические эффекты в манганитах лантана с колоссальным магнитосопротивлением

• Автор: Машкауцан, Владимир Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 130 с.

Содержание.
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Магнитосопротивление манганитов лантана
1.2. Механизмы проводимости в неупорядоченных материалах
1.3. Термоэдс в манганитах лантана
1.4. Эффект Холла в манганитах лантана
1.5. Теоретические представления об электронной структуре
и механизмах проводимости в манганитах лантана
2. Методика эксперимента
2.1. Приготовление, геометрия образцов
и нанесение контактов
2.2. Методика измерения эффекта Холла
2.2.1. Особенности эффекта Холла в ферромагнетиках
2.2.2. Учет размагничивающего фактора
2.3. Методика измерения удельного сопротивления
2.4. Методика измерения термоэдс
3. Кинетические эффекты и механизмы переноса
в поликристаллических манганитах лантана
3.1. Эффект Холла
3.2. Сопротивление и магнитосопротивление
3.3. Обсуждение результатов
3.4. Заключение к главе
4. Кинетические эффекты и механизмы переноса
в монокристалле Ьао.8Ва,2МпОз
4.1. Сопротивление в монокристалле Lao.gBao 2МпОз
4.2. Термоэдс в монокристалле La, 8Вао2МнОз
4.3. Эффект Холла в монокристалле Lao.sBa, зМпОз

4.4. Обсуждение результатов
4.5. Заключение к главе
5. Влияние различных редкоземельных элементов, замещающих
лантан на кинетические эффекты в манганитах лантана
5.1. Роль церия в поликристалле Ьао.боСео.о78го.ззМпОз
5.2. Кинетические эффекты в поликристаллах Ьао.бтЗго.ззМпОз и Ьао.боКо.078го.ззМпОз (К—Eu, Gd)
5.2.1. Сопротивление
5.2.2. Эффект Холла
5.2.3. Термоэдс
5.2.4. Обсуждение результатов
5.3. Заключение к главе
Заключение
Литература
Введение.
В связи с актуальными проблемами микроэлектроники в последнее время возрос интерес к материалам, обладающим большим магнитосопротивлением при комнатных температурах. Их можно использовать при создании головок магнитной записи, для хранения информации и т. п. В 1993 году появились первые сообщения об обнаружении эффекта колоссального магнитосопротивления (КМС) в пленках манганита лантана Ьаг/зВазМпОз, при этом эффект достигал 60% вблизи температуры Кюри Тс [1]. Относительная доступность и дешевизна манганитов вызвали повышенный интерес к этим полузабытым соединениям, поэтому, начиная с 1994 года, за рубежом, а затем и в России развернулись активные работы по исследованиям КМС в этих материалах. Интенсивность исследования столь велика, что почти каждый год публикуются обзорные статьи, посвященные этой тематике [2-5].
Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал по свойствам манганитов лантана, а также манганитов других редких земель, очень велик, однако до сих пор природа носителей, механизмы проводимости и эффекта КМС в манганитах лантана остается невыясненной. Отчасти дело в том, что в большинстве статей, посвященных манганитам лантана, публикуются результаты исследований одного-двух свойств (в основном сопротивления и магнитосопротивления), выполненных в разное время на образцах различного состава, поэтому сопоставить эти результаты друг с другом и с теорией затруднительно. В то же время известно, что электрические и магнитные свойства манганитов лантана тесно взаимосвязаны, в связи с чем необходим комплексный подход при изучении этих соединений. Кроме магниторезистивных свойств, следует исследовать кинетические эффекты, позволяющие определять природу носителей и механизмы проводимости. Такими эффектами, в частности, являются эффект Холла и термоэдс.

было названо двойным обменом. Сверхобмен стремится установить антипараллельное упорядочение спинов ионов, а двойной обмен -параллельное. Согласно [49], конкуренция этих взаимодействий приводит к возникновению “скошенной” структуры, причем угол между магнитными подрешетками 0О определяется по формуле соз(0о/2)=Ь-х/(4 1-Б2), где Ь -интеграл двойного обмена, х - концентрация легирующей примеси, 4 -сверхобменный интеграл, Б - спин иона. При более высоких концентрациях примеси кристалл переходит в ферромагнитное состояние, так как двойной обмен через электроны проводимости начинает преобладать над сверхобменом. При этом перенос заряда по кристаллу осуществляется легко, что обусловливает высокую проводимость манганитов при низких температурах.
Температурную зависимость сопротивления и магнитосопротивлеиия монокристаллов с ферромагнитным упорядочением при низких температурах можно объяснить следующим образом. При Т«Тс (Тс - температура Кюри) все магнитные моменты, локализованные на ионах Мп, выстроены параллельно друг другу, при этом перенос заряда между ионами Мп3+ и Мп4+ происходит беспрепятственно, что обусловливает низкое сопротивление в нулевом поле. По мере повышения температуры возрастает роль магнитных флуктуаций, затрудняющих перенос заряда, что приводит к увеличению сопротивления образца. В точке ферромагнитного перехода магнитные флуктуации максимальны, следовательно, проводимость минимальна. Если выше Тс сопротивление уменьшается по экспоненциальному закону, то в окрестности Тс должен находиться максимум сопротивления, о чем сообщается в большинстве работ по манганитам лантана [2,3]. Внешнее магнитное поле подавляет магнитные флуктуации и выстраивает магнитные моменты параллельно, облегчая тем самым перенос заряда между ионами Мп3+ и Мп41' и уменьшая сопротивление образца. Ясно, что максимум магнитосопротивлеиия также должен находиться вблизи Тс [2]. Заметим, что падение сопротивления в парамагнитной области наблюдается не всегда;