МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА, МЕХАНИЗМЫ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ И МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЯ В La0.5Sr0.5Mn1−yFeyO3 ПРИ 0 ≤ y ≤ 0.1
DOI:
https://doi.org/10.52575/2687-0959-2020-52-4-271-285Ключевые слова:
прыжковая проводимость,, эффект Яна - Теллера,, керамика,, магнитное поле,, температурная зависимость,Аннотация
Мы исследовали влияние легирования Fe на магнитные свойства, механизмы электропроводности и магнитосопротивления поликристаллического La0.5Sr0.5MnO3, находящегося в состоянии фазового разделения. Результаты показывают, что при концентрации Fe ≤ 5%, во всём исследуемом диапазоне температур, ослабляется дальний порядок зарядово – упорядоченного (CO) состояния. Это приводит к тому, что короткодействующие CO кластеры внедряются в ферромагнитную (FM) металлическую матрицу, при этом показатели электросопротивления уменьшаются до фазы однородного металла. Однако дальнейшее легирование Fe, приводит к обратным тенденциям, что объясняется эффектом ослабления двойного обмена, который является доминирующим при концентрациях Fe > 5%. Температурная зависимость удельного сопротивления в области CO-фазы подчиняется механизму прыжковой проводимости с переменной длиной
прыжка типа Шкловского – Эфроса. Такое поведение определяется возникновением мягкой кулоновской щели ∆ ≈ 0.32 эВ в плотности локализованных состояний и жесткой щели δv, которая была рассчитана и обсуждена. Анализ полевой зависимости удельного сопротивления при фиксированных температурах, свидетельствовал о наличии эффекта колоссального магнитосопротивления (CMR) в образце с концентрацией Fe ≈ 10%, и было дано возможное объяснение.
Скачивания
Библиографические ссылки
Горьков Л. П. 1998. Решеточные и магнитные эффекты в легированных манганитах. Успехи физических наук, 168(6): 665–671.
Усатый И. М. и др. 2019. Исследование электропроводности манганита перовскита La0.5Sr0.5MnO3.
Известия Юго-Западного Государственного Университета. Серия: Техника И Технологии, 9(30):68–77.
Усатый И. М. и др. 2020. Магнитный фазовый переход в La1-xSrMn1FeO3 Известия Юго-Западного Государственного Университета. Серия: Техника И Технологии, 10(1):57–70.
Ahn K. H. et al. 1996. Magnetic properties and colossal magnetoresistance of La(Ca)MnO3 materials doped with Fe. Physical Review B, 54(21): 15299–15302.
Akimoto T. et al. 1998. Antiferromagnetic metallic state in doped manganites. Phys. Rev. B., 57(10): R5594–R5597.
Bhaskar A., Huang M.-S., Liu C.-J. 2017. Effects of Fe doping on the thermal hysteresis of the La0.5Ca0.5MnO3 system. RSC Adv., 7(19): 11543–11549.
Biswas A. et al. 1999. The Density of States of hole-doped Manganites: A Scanning Tunneling Microscopy/ Spectroscopy study. Phys. Rev. B., 59(8): 5368–5376.
Chen X. et al. 2009. Nonmagnetic B-site impurity-induced ferromagnetic tendency in CE-type manganites. Phys. Rev. B., 79(2): 024410.
Сulo M. et al. 2017. Magnetotransport properties of La1CaMnO3: Signature of phase coexistence. Thin Solid Films, 631: 205–212.
Dagotto E. 2005. Open questions in CMR manganites, relevance of clustered states and analogies with other compounds including the cuprates. New J. Phys., 7: 67–67.
Dhiman I. et al. 2011. Influence of B - site Disorder in La0.5Ca0.5Mn1 Manganites. J. Phys.: Condens. Matter., 23(24): 246006.
Fujishiro H., Fukase T., Ikebe M. 1998. Charge Ordering and Sound Velocity Anomaly in La1SrMnO3. J. Phys. Soc. Jpn., 67(8): 2582–2585.
Haghiri-Gosnet A.-M., Renard J.-P. 2003. CMR manganites: physics, thin films and devices. Journal of Physics D: Applied Physics, 36(8): R127–R150.
Hbert S. et al. 2002. Important role of impurity eg levels on the ground state of Mn-site doped manganites. Solid State Communications, 121(5): 229–234.
Hemberger J. et al. 2002. Structural, magnetic and electrical properties of single crystalline La1SrMnO3 for 0.4
Ioffe A.F., Regel A.R. 1960. Non-Crystalline, Amorphous, and Liquid Electronic Semiconductors, 291.
Izumi M. et al. 2000. La1SrMnO3 superlattices composed of ferromagnetic and antiferromagnetic layers. Phys. Rev. B., 61(18): 12187–12195.
Khomskii D., Khomskii L. 2003. Fine mist versus large droplets in phase separated manganites. Phys. Rev. B., 67(5): 052406.
Kimura T. et al. 2000. Variation of charge-orbital correlation with Cr doping in manganites. Phys. Rev. B., 62(22): 15021–15025.
Krichene A. et al. 2016. Correlation between electrical and magnetic properties of polycrystalline La0.5Ca0.5Mn0.98Bi0.2O3. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 408: 116–120.
Laiho R. et al. 2002. Variable-range hopping conductivity in La1CaMn1FeO3: evidence of a complex gap in density of states near the Fermi level. J. Phys.: Condens. Matter., 14(34): 8043–8055.
Levy P. et al. 2001. Effects of Fe doping in La1.2Ca1.2MnO3. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 226(230): 794–796.
Li Y. et al. 2010. Effects of Fe doping on magnetic and transport properties in Pr0.75Na0.25MnO3. Phys. Status Solidi (a), 207(1): 194–198.
Mansouri M. et al. 2016. Effect of vanadium doping on structural, magnetic and magnetocaloric properties of La0.5Ca0.5MnO3. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 401: 593–599.
Millis A.J., Littlewood P.B., Shraiman B.I. 1995. Double Exchange Alone Does Not Explain the Resistivity of La1SrMnO3. Phys. Rev. Lett., 74(25): 5144–5147.
Moritomo Y. et al. 2004. Impurity-induced ferromagnetism and impurity states in Nd1.2Ca1.2(Mn0.95M0.05)O3. Phys. Rev. B., 69(21): 212407.
Mott N.F., Davis E.A. 2012. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials. OUP Oxford.
O’Donnell J. et al. 1997. Low-field magnetoresistance in tetragonal La1CaMnO3 films. Phys. Rev. B., 55(9): 5873–5879.
Ogale S.B. et al. 1998. Transport properties, magnetic ordering, and hyperfine interactions in Fe-doped La0.75Ca0.25MnO3: Localization-delocalization transition. Phys. Rev. B., 57(13): 7841–7845.
Orlova T.S. et al. 2006. Effect of Fe doping on structure, charge ordering, magnetic and transport properties of La0.33Ca0.67Mn1FeO3. J. Phys.: Condens. Matter., 18(29): 6729–6748.
Patil S.I. et al. 2000. Indications of phase separation in polycrystalline La1SrMnO3. Phys. Rev. B., 62(14): 9548–9554.
Roy M. et al. 1998. Doping-induced transition from double exchange to charge order in La1CaMnO3. Phys. Rev. B., 58(9): 5185–5188.
Shenoy V.B., Rao C.N.R. 2008. Electronic phase separation and other novel phenomena and properties exhibited by mixed-valent rare-earth manganites and related materials. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 366(1862): 63–82.
Shklovskii B.I., Efros A.L. 1984. Electronic Properties of Doped Semiconductors. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.
Tokura Y. 2006. Critical features of colossal magnetoresistive manganites. Rep. Prog. Phys., 69(3): 797–851.
Uehara M. et al. 1999. Percolative phase separation underlies colossal magnetoresistance in mixed-valent manganites. Nature, 399(6736): 560–563.
Usatyy I.M. et al. 2020. Variable-range hopping conductivity in La1SrMn1FeO3. Ferroelectrics, 561(1): 12–22.
Varma C.M. 1996. Electronic and magnetic states in the giant magnetoresistive compounds. Physical Review B., 54(10): 7328–7333.
Viret M., Ranno L., Coey J.M.D. 1997. Magnetic localization in mixed-valence manganites. Physical Review B., 55(13): 8067–8070.
Wagner P. et al. 1998. Spin Dependent Hopping and Colossal Negative Magnetoresistance in Epitaxial Nd0.52Sr0.48MnO3 Films in Fields up to 50 T. Phys. Rev. Lett., 81(18): 3980–3983.
Yaicle C. et al. 2004. Effect of trivalent cation substitution for manganese upon ferromagnetism in Ln0.57Ca0.43MnO3 (Ln=Pr, Nd). Solid State Communications, 132(7): 487–492.
Zakhvalinskii V.S. et al. 2011. Variable-range hopping conductivity of La1SrMn1FeO3. Journal of Physics: Condensed Matter, 23(1): 015802.
Zhou H.-D. et al. 2002. Transport properties of La1CaMnO3. Eur. Phys. J. B., 26(4): 467–471.
Просмотров аннотации: 273
Поделиться
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Copyright (c) 2020 Прикладная математика & Физика
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
