Введение к работе
Актуальность работы
Исследователи всего мира уделяют большое внимание изучению материалов, относящихся к классу магнитных полупроводников (МП), т.е. веществ с ярко выраженным магнитным порядком и полупроводниковым характером проводимости. Этот интерес к магнитным полупроводникам вызван тем, что в них набгаодается колоссальное магнитосопротивление (КМС) Такие материалы могут быть использованы в микроэлектронике, например, для создания головок магнитной записи, датчиков, болометров и т.д.
Несмотря на усиленное изучение манганитов, природа КМС в них до сих пор не ясна. Для объяснения ферромагнетизма в этих материалах Зинером была предложена модель двойного обмена, однако она не объясадет КМС. Поэтому ряд исследователей выдвинули другие объяснения КМС в таких материалах: это переход от двойного обмена Зинера к проводимости поляронного типа выше точки Кюри Тс> которая появляется из-за сильного электрон-фононного взаимодействия. Электрон-фононное взаимодействие возникает здесь вследствие эффекга Яна-Теллера. Другие авторы связывают КМС с плавлением зарядовоупорядоченного состояния в Тс Однако, во многих материалах наблюдается эффект Яна-Теллсра и зарядовое упорядочение, но в них отсутствует КМС. Также эти теории не объясняют тот факт, что КМС имеет место в районе Тс В обычных магнитных полупроводниках (монохалькогенидах европия и халькогенидных шпинелях) КМС, заключающееся в подавлении магнитным полем пика сопротивления в районе Тс, объясняется существованием в них магнитно-двухфазного состояния, впервые предложенного Нагаевым [1]. По сравнению с обычными МП, в манганитах картина усложняется присутствием эффекта Яна-Теллера и относительной мягкостью решетки, проявляющейся в зависимости типа ее структуры от магнитного ноля, давления и температуры В настоящей работе изученные магнитные, магнитост-рикщюнные, электрические и оптические свойства Lai.)(SrxMn03, Еиі.хАхМпОз (А=Са, Sr) объяснены магнитно-двухфазным состоянием
В настоящее время уже созданы магнитные сенсоры на основе манганитов. Однако, более широкому техническому применению манганитов препятствуют их низкие точки Кюри и то, что поле, необходимое для достижения уменьшения сопротивления, сравнимого с многослойными системами, намного больше Поэтому изучение манганитов является актуальной задачей, так как для создания
новых материалов с точками Кюри в районе комнатных температур, необходимо выяснить природу КМС в этих материалах. Цель работы
Целью данной диссертации является получение экспериментальных фактов, которые можно объяснить магнитно-двухфазным состоянием и этим самым подтвердить, что КМС вызвано в манга-нитах той же причиной, что и в традиционных магнитных полупроводниках, те. магнитно-двухфазным состоянием. С этой целью были изучены магнитные, магнигострикционные, элекгрические и оптические свойства Lai-xSrxMn03, Eus.xAxMri03 (А=Са, Sr). Другим направлением работы является изучение влияния подложки на маг-нитосопротивление, электрические и магнитные свойства тонких пленок LabxSrxMn03 с целью получения пленки, удобной для технического применения.
Научпая новизна
-
Впервые для монокристалла Lai.xSrxMn03 с х - 0.3 наблюдалась гигантская магнитострикция, достигающая 700- 10б при 4.2 К для состава с х^ 0.3.
-
Впервые для монокристалла Lai_xSrxMn03 с х - 0.3 наблюдался пик абсолютной величины отрицательной объемной мапштост-рикции в районе точки Кюри, сопровождавшийся избыточным тепловым расширением Для состава с х = 0.1 объемная магнитострикция отрицательна и не имеет особенностей в районе точки Кюри
-
Обнаружено, что край поглощения, определенный из спектров диффузного отражения перовскита LaogSroiMn03, смещается в сторону более низких энергий с понижением температуры от точки Кюри, равной 155 К, до 141 К на гигантскую величину 0.4 эВ.
-
Обнаружено, что у керамик Eui.xAxMn03 (А ^ Са, Sr; х = 0, 0.3) низкотемпературные магнитные свойства зависят от термомагнитной истории образца. Обнаружены гигантские максимумы электросопротивления (рках~Ю8 Ом-см) и магнитосопротивлєния для составов с х = 0.3.
-
Изучение магнитосопротивлєния, магнитных и электрических свойств эпитаксиальных пленок La].xSrxMn03 показало, что эти свойства сильно зависят от материала подложки.
-
Исследованные магнитные, магнитострикционные, электрические и оптические свойства были объяснены магнитно-двухфазным состоянием.
Перечисленные выше шесть положений выносятся на защиту.
Практическая ценность
Полученные экспериментальные данные развивают и уточняют физические представления о перспективных для техники ма-териалах-манганитах. У тонкой пленки Lai.xSrxMn03 с х=0 23 на пе-ровскитной подложке на кривой сопротивления R наблюдается максимум в районе 310 К, т.е. при комнатной температуре. В максимуме наблюдается колоссальная величина |AR/R|~13% в поле 11 кЭ. Эта пленка очень удобна для технического применения, так как ее сопротивление в районе максимума |AR7R| равно ~ 400 Ом, т.е. лежит в диапазоне, удобном для измерения.
Апробация работы
По теме диссертации сделаны доклады на Второй объединенной конференции по магнитоэлектронике (международная) (Екатеринбург, 2000 г.), на Европейской конференции по магнитным материалам и их применению (Сарагоса, 1998 г.), на XXII конференции по физике низких температур (Хельсинки, 1999 г.), на Московском международном симпозиуме по магнетизму (Москва, 1999 г.), на международной научной конференции "Магнитные материалы и их применение" (Минск, 1998 г.), на на международной конференции по сильно коррелированным электронным системам (Париж, 1998 г.), на Международной школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 1998 г.), на Всероссийской научно-практической конференции "Оксиды. Физико-химические свойства и технология" (Екатеринбург, 1998 г.), на международной конференции по магнитным материалам (Азстралия, 1997 г), на международном семинаре "Высокотемпературные сверхпроводники и новые неорганические материалы" (Москва, 1998 г).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 20 печашых работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 113 страницах и содержит 49 рисунков, 2 таблицы и 65 наименований цитируемой литературы.