Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время стремительно нарастает интерес к лантановым манганитам — перовскитовым соединениям типа Lai_xMxMni_yJVyC>3 (М - ион двух- или одновалентнного металла, N -ион Зсі-металла). Этот интерес связан с эффектом гигантского магнетосопротивления (МС), который, как оказалось (последние данные см. [1]), в манганитах значительно превышает соответствующий эффект в интенсивно разрабатываемых слоистых структурах. Последние имеют хорошие перспективы для приложения в микроэлектронике в качестве считывающих элементов устройств магнитной записи информации.
Очевидно, что для успешного ведения прикладных исследований необходимо ясное понимание природы ферромагнитного (ФМ) упорядочения и электропроводности лантановых манганитов, однако, как показывает анализ соответствующей литературы, объяснения свойств этих веществ неоднозначны. Существующие теоретические модели можно условно разделить на две категории. Согласно первым, ФМ упорядочение осуществляется через узкую зону проводимости поляризованными по спину носителями тока (механизм двойного обмена (ДО) Зинера, см.,например, [2—4]). Другие объяснения (см., например, [5]) опираются на механизм сверхобмена по схеме Крамерса-Андерсена [4,6]. В этом случае носители не принимают никакого участия в ФМ упорядочении локализованных моментов, и, следовательно, имеют произвольное направление спинов.
Т.к. механизм ДО предполагает (см., например, [4]) переход металл-полупроводник в точке Кюри, то принципиальное значение имеет изучение тех составов манганитов, где указанный переход происходит при совершенно других температурах. Настоящая работа представляет :обой первое систематическое исследование таких образцов.
Цель работы. Главная цель исследования состояла в сопоставлении электрических и магнитных свойств двух типов образцов: образцов, в «оторых температура Гр перехода металл-полупроводник совпадает с точкой Кюри Тс , и образцов, для которых указанное совпадение не имеет леста. На основании полученных данных предстояло выбрать теоретическую модель, адекватно описывающую наблюдаемые факты.
На защиту выносятся следующие основные положения:
.. ФМ упорядочение во всех исследованных составах манганитов обусловлено взаимодействием через носители тока типа ДО в независимости от того, совпадают или не совпадают по температуре с точкой Кюри наблюдаемые на них аномалии сопротивления.
-
Во всех образцах при Т<ТС реализуется магнитно-неоднородное состояние: наряду с ФМ областями в них имеются области, не обладающие ФМ упорядочением. Объемная доля последних возрастает при приближении к Тс со стороны низких температур.
-
Степень пространственной неоднородности магнитного упорядочения связана с флуктуациями концентрации акцепторов, наличием сверхстехиометрического кислорода, а также с присутствием в кристаллографических позициях ионов марганца ионов других элементов.
-
Наблюдаемый на ряде образцов сдвиг аномалий сопротивления от Тс в сторону низких температур совместим с теорией ДО при учете пространственной неоднородности их магнитного упорядочения.
Научная новизна. Работа представляет собой первое систематическое исследование образцов лантановых манганитов с аномалиями электросопротивления при температурах много ниже Тс . Для установления связи между электропроводностью и магнитным порядком впервые для подобного рода составов были проведены измерения МС. Впервые в исследованиях лантановых манганитив предсказание теории ДО о поляризации по спину коллективизированных Зо!-электронов марганца проверялось средствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Большая часть рассмотренных соединений получена и исследована впервые.
Практическая ценность. Изложенные в диссертационной работе закономерности позволяют наметить пути синтеза новых материалов с высоким откликом электропроводности на магнитное поле, представляющих интерес для микроэлектроники.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Республиканском научном семинаре "Физика ферритов и родственных соединений, их применение в технике", Донецк, 1991, а также на научных конференциях ИК РАН 1991, 1992, 1993, 1994 гг.
Публикации. По теме диссертации написано 9 работ. Из них G опубликовано и 3 приняты к печати. Нумерация публикаций в списке, помещенном в конце автореферата, соответствует очередности их написания.
Личный вклад. Непосредственно автором проведены все описанные в диссертации измерения намагниченности, электропроводности и МС. Bcv исследованные в работе керамические образцы синтезировании также лично автором. Выращивание монокристаллов, фазовый анализ,
рентгеновский микроанализ, ЯМР-исследования выполнены в сотрудничестве с соавторами по соответствующим публикациям.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем работы составляет 106 страниц, включая 46 рисунков, 2 таблицы и библиографию из 97 наименований.
