Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅

Представлены результаты комплексных детальных исследований магнитных и резистивных свойств нанокомпаунда p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ в интервале температур 4,2–300 К в магнитных полях до 9 Тл. Проведенные исследования температурных, полевых и частотных зависимостей намагниченности и восприимчивости свидетел...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Физика низких температур
Дата:	2012
Автори:	Рыкова, А.И., Терехов, А.В., Черный, А.С., Хацько, Е.Н., Еременко, А.В., Залеский, А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2012
Теми:	Наноструктуры при низких температурах
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117247
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ / А.И. Рыкова, А.В. Терехов, А.С. Черный, Е.Н. Хацько, А.В. Еременко, А. Залеский // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 6. — С. 674-679. — Бібліогр.: 29 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117247
record_format	dspace
spelling	Рыкова, А.И. Терехов, А.В. Черный, А.С. Хацько, Е.Н. Еременко, А.В. Залеский, А. 2017-05-21T16:14:29Z 2017-05-21T16:14:29Z 2012 Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ / А.И. Рыкова, А.В. Терехов, А.С. Черный, Е.Н. Хацько, А.В. Еременко, А. Залеский // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 6. — С. 674-679. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.50.Tt, 75.30.–m, 75.47.Gk, 75.10.Nr https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117247 Представлены результаты комплексных детальных исследований магнитных и резистивных свойств нанокомпаунда p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ в интервале температур 4,2–300 К в магнитных полях до 9 Тл. Проведенные исследования температурных, полевых и частотных зависимостей намагниченности и восприимчивости свидетельствуют о том, что ниже Т* ≈ 265 К нанокомпозит находится в магнитном фазовосегрегированном состоянии с ферромагнитными включениями, образующими суперпарамагнетик. Выявлена однозначная зависимость между магнитосопротивлением и намагниченностью. Исследовано влияние старения на магнитные и резистивные свойства. Представлено результати комплексних досліджень магнітних та резистивних властивостей нанокомпаунда p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ в інтервалі температур 4,2–300 К в магнітних полях до 9 Тл. Дослідження температурних, польових і частотних залежностей намагнічення і сприйнятливості, які проведено, свідчать, що нижче Т* ≈ 265 К нанокомпозит знаходиться у магнітному фазовосегрегованому стані з феромагнітними включеннями, які утворюють суперпарамагнетик. Виявлено однозначну залежність між магнітоопором і намагніченням. Досліджено вплив старіння на магнітні та резистивні властивості. The results of detailed studies of complex magnetic and resistive properties of the p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ nanocompound in the temperature range 4.2–300 K in magnetic fields up to 9 T are presented. The investigation of temperature, field and frequency dependences of the magnetization and susceptibility shows that below T* ≈ 265 K the nanocomposite is in a magnetic phase segregated state with ferromagnetic inclusions that form a superparamagnet. The unambiguous relationship between magnetoresistance and magnetization is revealed. The influence of aging on the magnetic and resistive properties is investigated. Авторы пользуются случаем поблагодарить А.Д. Шевченко (Институт металлофизики НАН Украины) за образцы, предоставленные для настоящего исследования, а также В.В. Еременко за постоянный интерес к работе и плодотворное конструктивное обсуждение. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Наноструктуры при низких температурах Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅
spellingShingle	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ Рыкова, А.И. Терехов, А.В. Черный, А.С. Хацько, Е.Н. Еременко, А.В. Залеский, А. Наноструктуры при низких температурах
title_short	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅
title_full	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅
title_fullStr	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅
title_full_unstemmed	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅
title_sort	фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-la₀.₈ mn₁.₀₄o₃.₅
author	Рыкова, А.И. Терехов, А.В. Черный, А.С. Хацько, Е.Н. Еременко, А.В. Залеский, А.
author_facet	Рыкова, А.И. Терехов, А.В. Черный, А.С. Хацько, Е.Н. Еременко, А.В. Залеский, А.
topic	Наноструктуры при низких температурах
topic_facet	Наноструктуры при низких температурах
publishDate	2012
language	Russian
container_title	Физика низких температур
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
format	Article
description	Представлены результаты комплексных детальных исследований магнитных и резистивных свойств нанокомпаунда p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ в интервале температур 4,2–300 К в магнитных полях до 9 Тл. Проведенные исследования температурных, полевых и частотных зависимостей намагниченности и восприимчивости свидетельствуют о том, что ниже Т* ≈ 265 К нанокомпозит находится в магнитном фазовосегрегированном состоянии с ферромагнитными включениями, образующими суперпарамагнетик. Выявлена однозначная зависимость между магнитосопротивлением и намагниченностью. Исследовано влияние старения на магнитные и резистивные свойства. Представлено результати комплексних досліджень магнітних та резистивних властивостей нанокомпаунда p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ в інтервалі температур 4,2–300 К в магнітних полях до 9 Тл. Дослідження температурних, польових і частотних залежностей намагнічення і сприйнятливості, які проведено, свідчать, що нижче Т* ≈ 265 К нанокомпозит знаходиться у магнітному фазовосегрегованому стані з феромагнітними включеннями, які утворюють суперпарамагнетик. Виявлено однозначну залежність між магнітоопором і намагніченням. Досліджено вплив старіння на магнітні та резистивні властивості. The results of detailed studies of complex magnetic and resistive properties of the p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ nanocompound in the temperature range 4.2–300 K in magnetic fields up to 9 T are presented. The investigation of temperature, field and frequency dependences of the magnetization and susceptibility shows that below T* ≈ 265 K the nanocomposite is in a magnetic phase segregated state with ferromagnetic inclusions that form a superparamagnet. The unambiguous relationship between magnetoresistance and magnetization is revealed. The influence of aging on the magnetic and resistive properties is investigated.
issn	0132-6414
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117247
citation_txt	Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅ / А.И. Рыкова, А.В. Терехов, А.С. Черный, Е.Н. Хацько, А.В. Еременко, А. Залеский // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 6. — С. 674-679. — Бібліогр.: 29 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT rykovaai fazovaâmagnitnaâsegregaciâimagnitorezistivnyesvoistvavmanganitovomnanokompaundepla08mn104o35 AT terehovav fazovaâmagnitnaâsegregaciâimagnitorezistivnyesvoistvavmanganitovomnanokompaundepla08mn104o35 AT černyias fazovaâmagnitnaâsegregaciâimagnitorezistivnyesvoistvavmanganitovomnanokompaundepla08mn104o35 AT hacʹkoen fazovaâmagnitnaâsegregaciâimagnitorezistivnyesvoistvavmanganitovomnanokompaundepla08mn104o35 AT eremenkoav fazovaâmagnitnaâsegregaciâimagnitorezistivnyesvoistvavmanganitovomnanokompaundepla08mn104o35 AT zaleskiia fazovaâmagnitnaâsegregaciâimagnitorezistivnyesvoistvavmanganitovomnanokompaundepla08mn104o35
first_indexed	2025-11-24T23:39:41Z
last_indexed	2025-11-24T23:39:41Z
_version_	1850500675552673792
fulltext	© А.И. Рыкова, А.В. Терехов, А.С. Черный, Е.Н. Хацько, А.В. Еременко, А. Залеский, 2012 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 6, c. 674–679 Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La0,8 Mn1,04O3,5 А.И. Рыкова1, А.В. Терехов1,2, А.С. Черный1, Е.Н. Хацько1, А.В. Еременко1, А. Залеский2 1 Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина E-mail: rykova@ilt.kharkov.ua 2 W. Trzebiatowski Institute for Low Temperatures & Structure Research PAS, P.O. Box 1410, 50-950, Wroclaw, Poland Статья поступила в редакцию 17 февраля 2012 г. Представлены результаты комплексных детальных исследований магнитных и резистивных свойств нанокомпаунда p-La0,8Mn1,04O3,5 в интервале температур 4,2–300 К в магнитных полях до 9 Тл. Прове- денные исследования температурных, полевых и частотных зависимостей намагниченности и восприим- чивости свидетельствуют о том, что ниже Т* ≈ 265 К нанокомпозит находится в магнитном фазовосегре- гированном состоянии с ферромагнитными включениями, образующими суперпарамагнетик. Выявлена однозначная зависимость между магнитосопротивлением и намагниченностью. Исследовано влияние старения на магнитные и резистивные свойства. Представлено результати комплексних досліджень магнітних та резистивних властивостей наноком- паунда p-La0,8Mn1,04O3,5 в інтервалі температур 4,2–300 К в магнітних полях до 9 Тл. Дослідження тем- пературних, польових і частотних залежностей намагнічення і сприйнятливості, які проведено, свідчать, що нижче Т* ≈ 265 К нанокомпозит знаходиться у магнітному фазовосегрегованому стані з феромагніт- ними включеннями, які утворюють суперпарамагнетик. Виявлено однозначну залежність між магніто- опором і намагніченням. Досліджено вплив старіння на магнітні та резистивні властивості. PACS: 75.50.Tt Тонкодисперсные системы; нанокристаллические материалы; 75.30.–m Специфические свойства магнитоупорядоченных материалов; 75.47.Gk Колоссальное магнитосопротивление; 75.10.Nr Спиновое стекло и другие нерегулярные модели. Ключевые слова: намагниченность, нанокомпозит, магнитное упорядочение, спиновое стекло, супер- парамагнетик. Введение Интерес к исследованию манганитов обусловлен наличием у них ряда необычных свойств, среди кото- рых особое место отводится колоссальному отрица- тельному магнитосопротивлению (КМС) [1–6]. С появле- нием наноструктурированных образцов интерес к ман- ганитам только возрос, так как оказалось, что свойства существенно зависят от размеров наночастиц [7–12]. Природа КМС все еще до конца не изучена. В то же время, прослеживается достаточно сильная взаимосвязь магнитных и магнитотранспортных свойств, которая, согласно [13,14], может быть описана эмпирической формулой: 2 0– ( )( / )sС x M Mδ = , (1) полученной при тщательном рассмотрении темпера- турных и полевых зависимостей электросопротивле- ния и намагниченности [13,14]. Здесь δ0 — величина, характеризующая изменение электросопротивления в магнитном поле δ0 = [ρH — ρ0]/ρ0 , где ρ0 — электро- сопротивление без поля, а ρH — в поле, С(х) — посто- янная порядка единицы, различная для образцов с раз- ной концентрацией допирующей примеси, М — намаг- ниченность, Ms — намагниченность насыщения. Отсюда очевидно, что для понимания механизма возникновения колоссального магнитосопротивления необходимо подробно исследовать поведение низко- Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 6 675 температурной намагниченности объекта и его магни- тосопротивление совместно. В связи с широким использованием магнитных ма- териалов, обладающих колоссальным магнитосопро- тивлением, в качестве сред для записи цифровой ин- формации, большой интерес представляет изучение того, как изменяются магнитные и магнитотранспорт- ные свойства новых наноструктурированных компак- тов с течением длительного времени (месяцы, годы). Таким исследованиям уделяется внимание и в настоя- щей работе. В частности, мы сравниваем магнитные и магнитотранспортные свойства одного и того же об- разца, а именно нестехиометрического полупроводни- кового ферромагнетика p-La0,80Mn1,04O3,5, измеренные с интервалом в три года. Образцы и методика эксперимента Методика приготовления образцов манганитовых нанокомпаундов и исследования их структуры описа- ны, по крайней мере, дважды [15,16], поэтому оста- навливаться на них не будем. Отметим только, что ве- личина зерен, образующих нанокомпаунд, около 70 нм, и образцы были получены при давлении 7,5 ГПа. Все образцы обладали дырочной проводимо- стью. Намагниченность измеряли с помощью вибрацион- ного магнитометра при повышении температуры от 4,2 К до комнатной. Сравнивались температурные за- висимости магнитной восприимчивости χ, полученные при предварительном охлаждении в магнитном поле χfc(Т) (field cooling) и без поля χzfc(Т) (zero field cooling). Измерялась также динамическая магнитная восприимчивость χ′(ω,T) и χ′′(ω,T) при частотах пере- менного поля от 10 Гц до 10 кГц с амплитудой 10 Э. Резистивные и магниторезистивные измерения вы- полняли с использованием стандартной четырехзондо- вой схемы на автоматизированном комплексе Quantum Design PPMS-9. Результаты эксперимента и их обсуждение Намагниченность На рис. 1 представлены температурные зависимости объемной восприимчивости образца La0,80Mn1,04O3,5, снятые в магнитном поле 28 Э при охлаждении в поле и без поля. Видно, что кривые восприимчивости изме- ренные при охлаждении в поле χ f c(Т) и без поля χzfc(Т) совпадают лишь в температурном диапазоне, превы- шающем некоторую температуру Т, которая является температурой «расщепления» данных кривых. Ниже этой температуры кривые χ f c(T) и χzfc(T) расходятся (так назывемый splitting of zfc- and fc-magnetic curves). Это явление обычно связывается с магнитной фазовой сегрегацией [1,17]: считается, что в парамагнитной (или антиферромагнитной) матрице появляются вклю- чения ферромагнитной фазы наноразмеров. При охла- ждении ансамбль этих ферромагнитных нановключе- ний самоорганизуется, но по разным сценариям в магнитном поле и без него. Рассматривались три ва- рианта. 1. Ферромагнитные включения образуют ансамбль невзаимодействующих ферромагнитных частиц (су- перпарамагнетик). В этом случае поведение Т в зави- симости от магнитного поля Н описывается формулой [18,19] 2 0( ) (0)(1 – / )Т H T H H= , (2) где H0 — константа с размерностью (Э). 2. Ферромагнитные включения образуют суперпа- рамагнитный ансамбль со слабым магнитодипольным взаимодействием между частицами, тогда, Т(Н) мо- жет быть описана [20–24]: ( )( ) (0) / 1 Т H T cH= + , (3) где c — константа с размерностью (Э)–1. 3. Наконец, возможно возникновение спинового стекла классического или кластерного. В этом случае зависимость Т(Н) описывается формулой [25]: ( ) pT H a bH= + , (4) где p = 2/3 в случае классического спинового стекла, а в случае p < 2/3 говорят о кластерном спиновом стекле. На рис. 2 приведены результаты экспериментального исследования зависимости температуры «расщепления» Т от напряженности магнитного поля при H, Э: 25, 150, 300, 600, 1500, 3000 и без него. Измерения намагничен- ности производили при отогреве образца. Для аппрок- Рис. 1. Температурная зависимость объемной магнитной восприимчивости χ одного и того же образца La0,8Mn1,04O3,5 в слабом магнитном поле Н = 28 Э: охлаж- дение в магнитном поле (FC) (■, ●), охлаждение без поля (ZFC) (□, ○); данные 2008 г. (■, □), данные 2011 г. (●, ○). 0 100 200 300 0,2 0,4 T, К χ А.И. Рыкова, А.В. Терехов, А.С. Черный, Е.Н. Хацько, А.В. Еременко, А. Залеский 676 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 6 симации экспериментальных данных использовали вышеприведенные формулы (2)–(4). Наилучшим обра- зом экспериментальные результаты описываются кри- выми, полученными по формулам (3) и (4) при пара- метрах а = Т(0) = 300 К; b = –12,2 К–1·Э–0,39; с = –2,8 Э–1. Кривая 1 (рис. 2), которая соответствует суперпа- рамагнетику со слабым магнитодипольным взаимодей- ствием, наилучшим образом описывает эксперимен- тальную зависимость. Кривая 2 (кластерное стекло) удовлетворительно описывает эксперимент только в малых магнитных полях. В надежде сделать однозначный выбор между эти- ми двумя возможностями мы провели исследование динамической восприимчивости ( , )Tχ ω′ и ( , )Tχ ω′′ . На рис. 3 представлены результаты измерения темпе- ратурной зависимости ( )Tχ′ на разных частотах пере- менного магнитного поля для образца La0,80Mn1,04O3,5. Ширина линии достаточно велика. Тем не менее на- блюдается сдвиг температуры Tf максимума χ' (кото- рый определялся по минимуму производной по темпе- ратуре) с ростом частоты магнитного поля. Такой сдвиг обычно характеризуется величиной [26,27] ln / lgf fT d T dδ ω= . (5) Частотный сдвиг максимума динамической восприим- чивости настолько мал (δTf ≈ 0,08), что не позволяет исключить возможность возникновения ни спинового кластерного стекла [27], ни суперпарамагнитного со- стояния [28]. Но поскольку полевая зависимость тем- пературы расщепления Т(Н) (по результатам измере- ния статической восприимчивости) лучше описывается теоретической формулой (3), полученной для суперпа- рамагнитного состояния, то мы полагаем, что в иссле- довавшемся нанокомпаунде реализуется суперпара- магнитное состояние. С другой стороны, мы имеем дело с нестехиометричным сильнонеравновесным компаундом, в котором может существовать несколько типов магнитных фаз с разной природой взаимодейст- вий. Для выяснения ситуации необходимы дополни- тельные исследования, которые планируется провести в ближайшем будущем. Таким образом, можно сказать, что эксперименталь- ные результаты исследования температурных зависимо- стей статической и динамической намагниченности свидетельствуют, что ниже температуры T* происходит магнитное фазовое расслоение манганитового наноком- паунда p-La0,8Mn1,04O3,5: в парамагнитной матрице по- являются наноразмерные ферромагнитные включения и они самоорганизуются в суперпарамагнетик. (Отметим, что в родственном соединении La0,8Ca0,2MnO3, с таким же как в нашем случае размером наночастиц в 70 нм, спин-стекольное поведение, как и в нашем случае, не наблюдалось [12].) Электропроводность и магнитосопротивление На рис. 4 сопоставлены результаты исследования температурной зависимости электросопротивления, проведенные в апреле 2011 г., с результатами, опубли- кованными в 2008 г. [15]. (Лишний раз подчеркнем, что речь идет о результатах измерений, проведенных на одном и том же образце.) На этом же рисунке при- ведены температурные зависимости электросопротив- ления в сильном магнитном поле (10 Тл в 2008 г. и 9 Тл в 2011 г.). При качественном сходстве (наличие максимума при промежуточных температурах и резко- го подъема сопротивления при самых низких темпера- турах) очевидно явное различие. Максимумы температурных зависимостей электро- сопротивления без поля 0 ( )Tρ и в магнитном поле ( )H Tρ по данным наших измерений сдвинуты в высо- Рис. 2. Зависимость температуры «расщепления» Т* ZFC и FC магнитных кривых от напряженности магнитного поля La0,8Mn1,04O3,5: аппроксимация по формуле T* = 300/(1+2,8H) для суперпарамагнетика (1), по формуле T* = 300–12,2·H0,39 для кластерного стекла (2). 0 1000 2000 30000 50 100 150 200 250 T* , К Н, Э 1 2 Рис. 3. Температурная зависимость динамической магнитной восприимчивости χ′(ω,T) La0,8Mn1,04O3,5. 0 0 100 200 300 0,05 0,10 300 Гц 1000 Гц 3000 Гц 10000 Гц χ' , э ме /г T, К Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 6 677 котемпературную область на 65 градусов относительно данных 2008 г. [15]. Магнитосопротивление также отличается в настоя- щих и ранее опубликованных результатах [15]. Они сопоставлены на рис. 5. В низкотемпературной облас- ти (Т < 140 К) величина магнитосопротивления –δ0(Η) практически не зависит от температуры как по нашим данным, так и по данным [13]. Вместе с тем магнито- сопротивления несколько различаются по абсолютной величине. Так, максимальная величина магнитосопро- тивления – δ0 = 70% при Н = 10 Тл для измерений 2008 г. и – δ0 = 61% при H = 10 Tл (экстраполяция) для измерений 2011 г. В более высокотемпературной об- ласти абсолютное значение δ0 плавно уменьшается с ростом температуры, но по нашим данным начало это- го спада с ростом температуры сдвинуто в высокотем- пературную область почти на 60 К относительно ре- зультатов 2008 г. [15]. На вставке рис. 5 приведена зависимость магнито- сопротивления –δ0 образца от его восприимчивости χ. Хорошо прослеживается однозначная зависимость ме- жду этими двумя характеристиками. С ростом воспри- имчивости магнитосопротивление плавно возрастает. Характер этой зависимости со временем изменяется так, что предельные значения магнитосопротивления смещаются в область малых значений восприимчи- вости. Сопоставляя полевые зависимости магнитосопро- тивления δ0(Н) и намагниченности M(H) при фиксиро- ванных температурах 5, 77 и 200 К (рис. 6,а,б), видим однозначную связь между магнитосопротивлением и намагниченностью δ0 = f(M) (рис. 7). С ростом намаг- ниченности магнитосопротивление растет по линей- ному закону вплоть до полей, близких к полям насы- щения. Далее величина δ0 увеличивается, по всей видимости, за счет роста объема ферромагнитной фазы в немагнитной матрице (см. ниже). Полученные результаты, по нашему мнению, мож- но интерпретировать следующим образом. С течением времени каждую гранулу начинает окружать дефект- ный поверхностный слой, обедненный кислородом, толщина которого может изменяться (увеличиваться) со временем. Проведенные микроскопические иссле- дования поверхности образца показали, что, действи- тельно, по сравнению с 2008 г. содержание кислорода Рис. 4. Температурные зависимости относительного электро- сопротивления ρ/ρmax в магнитном поле Н, Тл: 10 (2), 9 (4) и без поля (1) и (3) для образца La0,8Mn1,04O3,5; данные изме- рений 2008 г. (1) и (2), данные измерений 2011 г. (3) и (4). 0 100 200 300 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 4 2 Т, К 1 3 ρ ρ/ m ax Рис. 5. Температурная зависимость магнитосопротивления –δ0(Т) La0,8Mn1,04O3,5. На вставке изображена зависимость –δ0(χ); результаты 2008 г. (■); результаты 2011 г. (□). 0 50 100 150 200 250 300 20 40 60 80 2 1 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,300 10 20 30 40 50 60 70 χ 0,33 0,36 0,39 0,42 0,45 Т, К – , % δ 0 – , % δ 0 Рис. 6. Зависимости намагниченности M (а) и магнитосопро- тивления – δ0 (б) от магнитного поля при трех температурах Т, К: 5 (■,□), 77 (●,○), 200 (▲,∆) для образца La0,8Mn1,04O3,5. 1000 2000 3000 4000 50000 10 20 0 40 80 а б Н, Э M , э ме /г – , % δ 0 А.И. Рыкова, А.В. Терехов, А.С. Черный, Е.Н. Хацько, А.В. Еременко, А. Залеский 678 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 6 уменьшилось на 1–2%. В то же время, внутри массива каждой из гранул реализуется сверхстехиометрический кислородный состав, что приводит к изменению про- странственной неоднородности магнитного упорядо- чения и оказывает сильное влияние на поведение элек- трического транспорта (рост температуры максимума, снижение магнитосопротивления). Если пользоваться моделью фазового расслоения [2], то поведение элек- тросопротивления можно объяснить следующим обра- зом. Ниже температуры магнитного упорядочения в объеме слабопроводящей матрицы возникают ферро- магнитные области с существенно более высокой про- водимостью. Их объем растет с понижением темпера- туры или ростом магнитного поля. При некотором значении Н и Т наступает перколяция (перекрытие) ферромагнитных областей. В «доперкаляционной» области H и T механизм магнитосопротивления сло- жен, поскольку электропроводность обусловлена не только преодолением плохо проводящих участков, разделяющих хорошо проводящие ферромагнитные, но и прохождением носителей заряда через туннель- ные барьеры [29] и слабые связи между границами соседних гранул. Однако при достижении предела перколяции дальнейший рост магнитосопротивления обусловлен просто увеличением объема ферромагнит- ных областей и, таким образом, однозначно связан с ростом намагниченности. В нашем случае объем высо- копроводящих ферромагнитных областей в 2011 г. больше, чем был в 2008 г., и поэтому перколяция на- ступает при более высокой температуре и более сла- бом магнитном поле. Намагниченность оказывается менее чувствительной к небольшим изменениям сте- хиометрии, поскольку отражает свойства основной массы образца, в отличие от электросопротивления, которое, как уже говорилось выше, сильно зависит от размера отдельных ферромагнитных областей. Предложенный механизм не является единственно возможным. Мы не исключаем возможности сущест- вования и других альтернативных механизмов, уточ- нение природы которых требует проведения дополни- тельных исследований. Заключение Проведены совместные детальные измерения резис- тивных и магнитных характеристик нанокомпаунда p-La0,8Mn1,04O3,5 в интервале температур 4,2–300 К в полях до 9 Тл. На основании полученных результатов сделаны вы- воды о природе магнитного состояния и взаимосвязи между намагниченностью и магнитосопротивлением: — показано, что ниже температуры T* происходит магнитное фазовое расслоение манганитового нано- компаунда La0,8Mn1,04O3,5: в парамагнитной матрице появляются наноразмерные ферромагнитные включе- ния и они самоорганизуются в суперпарамагнетик; — наблюдается однозначная зависимость между намагниченностью и магнитосопротивлением. — сравниваются полученные результаты с данными наших более ранних измерений, на основании которых показано, как изменяются исследованные свойства с течением времени: — обнаружено, что с течением времени (за три го- да) температура магнитного перехода не сместилась, однако по абсолютной величине намагниченность уменьшилась примерно на 20%; — максимумы температурных зависимостей отно- сительного сопротивления, измеренные в 2011 г., сдви- нуты в высокотемпературную область почти на 65 К относительно результатов 2008 г. Последнее свиде- тельствует о более сильном влиянии процесса старения образца на динамику поведения электрического транс- порта, чем на магнитные свойства. Авторы пользуются случаем поблагодарить А.Д. Шевченко (Институт металлофизики НАН Украины) за образцы, предоставленные для настоящего исследо- вания, а также В.В. Еременко за постоянный интерес к работе и плодотворное конструктивное обсуждение. 1. A. Moreo, S. Yunoki, and E. Dagotto, Science 283, 2034 (1999). 2. Э.Л. Нагаев, УФН 166, 833 (1996). 3. Л.П. Горьков, УФН 168, 665 (1998). 4. В.М. Локтев, Ю.Г. Погорелов, ФНТ 26, 231 (2000) [Low Temp. Phys. 26, 171 (2000)]. 5. E. Dagotto, T. Hotto, and A. Moreo, Phys. Rep. 344, 3 (2001). 6. Y. Tokura, Rep. Prog. Phys. 69, 797 (2006). 7. J.L. Dormann, D. Fiorani, and E. Tronc, Adv. Chem. Phys. 98, 283 (1997). 8. X. Batlle and A. Labarta, J. Phys. D35, R15 (2002). 9. P.E. Jonsson, Adv. Chem. Phys. 128, 191 (2004). Рис. 7. Зависимости магнитосопротивления – δ0 от относи- тельной намагниченности M/Ms, построенные по данным рис. 6 при трех температурах T, К: 5 (□), 77 (○), 200 (∆) для La0,8Mn1,04O3,5. 0,3 0,6 0,9 0 10 20 M M/ s – , % δ 0 Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 6 679 10. O. Petracic, X. Chen, S. Bedanta, W. Kleemann, S. Saho, S. Cardoso, and P.P. Freitas, J. Magn. Magn. Mater. 300, 192 (2006). 11. V. Markovich, I. Fita, A. Wishnevski, Mogilyanski, R. Pu- zhiak, L. Titelman, C. Martin, and G. Gorodetsky, Phys. Rev. B81, 094428 (2010). 12. V. Markovich, I. Fita, A. Wishnevski, G. Jung, D. Mogilyan- ski, R. Puzhiak, L. Titelman, and G. Gorodetsky, Phys. Rev. B81, 134440 (2010). 13. A. Ushibara, Y. Moritomo, T. Arima, A. Asamitsu, G. Kido, and Y. Tokura, Phys. Rev. B51, 14103 (1995). 14. Y. Tokura, A. Urushibara, Y. Moritomo, T. Arima, A. Asa- mitsu, G. Kido, and N. Furukawa, J. Phys. Soc. Jpn. 63, 3931 (1994). 15. В.М. Дмитриев, Е.П. Хлыбов, Д.С. Кондрашов, А.Д. Шевченко, В.Н. Уваров, ФНТ 34, 956 (2008) [Low Temp. Phys. 34, 757 (2008)]. 16. А.И. Рыкова, А.С. Черный, Е.Н. Хацько, А.Д. Шевченко, В.Н. Уваров, ФНТ 34, 1163 (2008) [Low Temp. Phys. 34, 918 (2008)]. 17. F. Rivadulla, M.A. Lopez-Quintella, and J. Rivas, Phys. Rev. Lett. 93, 1672061 (2004). 18. R.W. Chantrell and P. Wohlfarth, Phys. Status Solidi 91, 619 (1985). 19. R. Skomski, J. Phys.: Condens. Matter 15, 841 (2003). 20. V.G. Prokhorov, Y.H. Hynn, J.S. Park, J.B. Kim, G.H. Kim, Y.S. Lee, Y.P. Lee, and V.L. Svetchnikov, J. Appl. Phys. 104, 103901 (2008). 21. J. Du, B. Zhang, R.K. Zheng, and X.X. Zhang, Phys. Rev. B75, 014415 (2007). 22. P. Allia, M. Coisson, P. Tiberto, F. Vinai, M. Knobel, M.A. Novak, and W.C. Nunes, Phys. Rev. B64, 144420 (2001). 23. O. Margeat, M. Tran, M. Spasova, and M. Farle, Phys. Rev. B75, 134410 (2007). 24. P. Alia, F. Celegato, M. Coisson, F. Ronconi, F. Spizzo, P. Tiberto, and F. Vinai, J. Magn. Magn. Mater. 290–291, 580 (2005). 25. J.R.L. De Almeida and D.J. Thoules, J. Phys. A11, 983 (1978). 26. K. Binder and A.P. Young, Rev. Mod. Phys. 58, 801 (1986). 27. S. Sullow, G.J. Nieuwenhuys, A.A. Menovsky, J.A. Mydosh, S.A.M. Mentink, T.E. Mason, and W.J.L. Buyers, Phys. Rev. Lett. 78, 354 (1997). 28. G. Deac, J.F. Mitchell, and P. Schiffer, Phys. Rev. B63, 172408 (2001). 29. Д.И. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Ю. Таренков, ФНТ 35, 1051 (2009) [Low Temp. Phys. 35, 823 (2009)]. Phase magnetic segregation and magnetoresistive properties in the p-La0.8Mn1.04O3.5 manganite nanocompound A.I. Rykova, A.V. Terekhov, A.S. Cherny, E.N. Khatsko, A.V. Yeremenko, and A. Zaleski The results of detailed studies of complex magnetic and resistive properties of the p-La0.8Mn1.04O3.5 nano- compound in the temperature range 4.2–300 K in magnetic fields up to 9 T are presented. The investiga- tion of temperature, field and frequency dependences of the magnetization and susceptibility shows that be- low T* ≈ 265 K the nanocomposite is in a magnetic phase segregated state with ferromagnetic inclusions that form a superparamagnet. The unambiguous rela- tionship between magnetoresistance and magnetiza- tion is revealed. The influence of aging on the magnet- ic and resistive properties is investigated. PACS: 75.50.Tt Fine-particle systems; nanocrystal- line materials; 75.30.–m Intrinsic properties of magnetically ordered materials; 75.47.Gk Colossal magnetoresistance; 75.10.Nr Spin-glass and other random models. Keywords: magnetization, nanocomposite, magnetic ordering, spin glass, superparamagnet.

Фазовая магнитная сегрегация и магниторезистивные свойства в манганитовом нанокомпаунде p-La₀.₈ Mn₁.₀₄O₃.₅

Репозитарії

Схожі ресурси