Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6)
Рентгеноструктурным, резистивным, магнитными (χас и ЯМР ⁵⁵Mn), магниторезистивным и электронномикроскопическим методами исследованы керамические образцы Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6). Показано, что с ростом концентрации x тип искажения элементарной ячейки изменяется от орторомбического (x =...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика низких температур |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119584 |
| 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: | Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) / А.В. Пащенко, В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, Ю.Ф. Ревенко, А.С. Мазур, В.Я. Сычева, В.В. Бурховецкий, Н.Г. Кисель, А.Г. Сильчева, Н.А. Леденёв // Физика низких температур. — 2014. — Т. 40, № 8. — С. 922-931. — Бібліогр.: 31 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-119584 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пащенко, А.В. Пащенко, В.П. Прокопенко, В.К. Ревенко, Ю.Ф. Мазур, А.С. Сычева, В.Я. Бурховецкий, В.В. Кисель, Н.Г. Сильчева, А.Г. Леденёв, Н.А. 2017-06-07T15:07:47Z 2017-06-07T15:07:47Z 2014 Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) / А.В. Пащенко, В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, Ю.Ф. Ревенко, А.С. Мазур, В.Я. Сычева, В.В. Бурховецкий, Н.Г. Кисель, А.Г. Сильчева, Н.А. Леденёв // Физика низких температур. — 2014. — Т. 40, № 8. — С. 922-931. — Бібліогр.: 31 назв. — рос. 0132-6414 PACS 71.30.+h, 75.47.Lx, 75.47.Gk https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119584 Рентгеноструктурным, резистивным, магнитными (χас и ЯМР ⁵⁵Mn), магниторезистивным и электронномикроскопическим методами исследованы керамические образцы Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6). Показано, что с ростом концентрации x тип искажения элементарной ячейки изменяется от орторомбического (x = 0−0,2) к псевдокубическому (x = 0,4−0,6) и повышается дефектность структуры, содержащей анионные и катионные вакансии. Уменьшение температур фазовых переходов «металл–полупроводник» Tms и «ферро–парамагнетик» TС, повышение удельного сопротивления и энергии активации при росте x объяснено повышением концентрации вакансий, ослабляющих высокочастотный электронный двойной обмен Mn³⁺↔Mn⁴⁺. Для составов с повышенным содержанием неодима обнаружен переход в антиферромагнитное состояние при понижении температуры ниже 130 К. Наблюдается два вида магниторезистивного эффекта. Величина первого эффекта, который проявляется вблизи температур фазовых переходов Tms и TС, повышается с ростом концентрации x. Величина второго эффекта, обнаруженного в низкотемпературной области, превосходит значение первого. Построены фазовые диаграммы магнитного состояния, которые характеризуют сильную корреляционную взаимосвязь между составом, дефектностью структуры, фазовыми переходами и функциональными свойствами, в том числе магниторезистивным эффектом. Рентгеноструктурним, резистивним, магнітними (χас та ЯМР 55Mn), магніторезистивним та електронномікроскопічним методами досліджено керамічні зразки Pr₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6). Показано, що із зростанням концентрації x тип спотворення елементарного осередку змінюється від орторомбічного (x = 0−0,2) до псевдокубічного (x = 0,4−0,6) і підвищується дефектність структури, що містить аніонні та катіонні вакансії. Зменшення температур фазових переходів «метал–напівпровідник» Tms та «феро–парамагнетик» TС, підвищення питомого опору і енергії активації при зростанні x пояснено підвищенням концентрації вакансій, що ослабляють високочастотний електронний подвійний обмін Mn³⁺↔Mn⁴⁺. Для складів з підвищеним вмістом неодима спостерігається перехід в антиферомагнітний стан при пониженні температури нижче 130 К. Спостерігається два види магніторезистивного ефекту. Величина першого ефекту, який проявляється поблизу температур фазових переходів Tms та TС, підвищується із зростанням концентрації x. Величина другого ефекту, який спостерігається в низькотемпературній області, перевершує значення першого. Побудовано фазові діаграми магнітного стану. Фазові діаграми характеризують сильний кореляційний взаємозв’язок між складом, дефектністю структури, фазовими переходами та функціональними властивостями, у тому числі магніторезистивним ефектом. The ceramic sampels of Pr₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) were studied by the x-ray diffraction, resistive, magnetic (χас and ⁵⁵Mn NMR), magnetoresistive and electron microscopy methods. It is shown that with increasing concentration x the type of unit cell distortion changes from orthorhombic (x = 0–0.2) to pseudocubic one (x = 0.4–0.6), and the structure imperfection containing anion and cation vacancies is enhanced. Decreas in temperatures of the phase transitions “metal–semiconductor” Tms and “ferro–paramagnetic” TC, increases in resistivity and activation energy with increasing x may be explained by in increasing vacancy concentration, that diminishes the high-frequency electronic double exchange Mn³⁺↔Mn⁴⁺. It is found that compositions with a higher content of neodymium demonstrate the transition to an antiferromagnetic state at temperatures below 130 K. There are two types of magnetoresistive effect. The value of the first effect, which shows itself near the phase transition temperatures Tms and TC, increases with concentration x. The value of the second effect observed at low temperatures exceeds the first one. The phase diagrams of magnetic state are constructed. They describe the strong correlation relationship between composition, structure defects, phase transition and functional propertie, including the magnetoresistive effect. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпеpатуpный магнетизм Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) Structure, phase transitions, ⁵⁵Mn NMR and magnetoresistive properties of Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) |
| spellingShingle |
Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) Пащенко, А.В. Пащенко, В.П. Прокопенко, В.К. Ревенко, Ю.Ф. Мазур, А.С. Сычева, В.Я. Бурховецкий, В.В. Кисель, Н.Г. Сильчева, А.Г. Леденёв, Н.А. Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| title_short |
Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) |
| title_full |
Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) |
| title_fullStr |
Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) |
| title_full_unstemmed |
Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) |
| title_sort |
структура, фазовые переходы, ямр ⁵⁵mn и магниторезистивные свойства pr ₀,₆−xndxsr₀,₃mn₁,₁o₃−δ (x = 0−0,6) |
| author |
Пащенко, А.В. Пащенко, В.П. Прокопенко, В.К. Ревенко, Ю.Ф. Мазур, А.С. Сычева, В.Я. Бурховецкий, В.В. Кисель, Н.Г. Сильчева, А.Г. Леденёв, Н.А. |
| author_facet |
Пащенко, А.В. Пащенко, В.П. Прокопенко, В.К. Ревенко, Ю.Ф. Мазур, А.С. Сычева, В.Я. Бурховецкий, В.В. Кисель, Н.Г. Сильчева, А.Г. Леденёв, Н.А. |
| topic |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| topic_facet |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Structure, phase transitions, ⁵⁵Mn NMR and magnetoresistive properties of Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) |
| description |
Рентгеноструктурным, резистивным, магнитными (χас и ЯМР ⁵⁵Mn), магниторезистивным и электронномикроскопическим методами исследованы керамические образцы Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6). Показано, что с ростом концентрации x тип искажения элементарной ячейки изменяется от орторомбического (x = 0−0,2) к псевдокубическому (x = 0,4−0,6) и повышается дефектность структуры, содержащей анионные и катионные вакансии. Уменьшение температур фазовых переходов «металл–полупроводник» Tms и «ферро–парамагнетик» TС, повышение удельного сопротивления и энергии активации при росте x объяснено повышением концентрации вакансий, ослабляющих высокочастотный электронный двойной обмен Mn³⁺↔Mn⁴⁺. Для составов с повышенным содержанием неодима обнаружен переход в антиферромагнитное состояние при понижении температуры ниже 130 К. Наблюдается два вида магниторезистивного эффекта. Величина первого эффекта, который проявляется вблизи температур фазовых переходов Tms и TС, повышается с ростом концентрации x. Величина второго эффекта, обнаруженного в низкотемпературной области, превосходит значение первого. Построены фазовые диаграммы магнитного состояния, которые характеризуют сильную корреляционную взаимосвязь между составом, дефектностью структуры, фазовыми переходами и функциональными свойствами, в том числе магниторезистивным эффектом.
Рентгеноструктурним, резистивним, магнітними (χас та ЯМР 55Mn), магніторезистивним та електронномікроскопічним методами досліджено керамічні зразки Pr₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6). Показано, що із зростанням концентрації x тип спотворення елементарного осередку змінюється від орторомбічного (x = 0−0,2) до псевдокубічного (x = 0,4−0,6) і підвищується дефектність структури, що містить аніонні та катіонні вакансії. Зменшення температур фазових переходів «метал–напівпровідник» Tms та «феро–парамагнетик» TС, підвищення питомого опору і енергії активації при зростанні x пояснено підвищенням концентрації вакансій, що ослабляють високочастотний електронний подвійний обмін Mn³⁺↔Mn⁴⁺. Для складів з підвищеним вмістом неодима спостерігається перехід в антиферомагнітний стан при пониженні температури нижче 130 К. Спостерігається два види магніторезистивного ефекту. Величина першого ефекту, який проявляється поблизу температур фазових переходів Tms та TС, підвищується із зростанням концентрації x. Величина другого ефекту, який спостерігається в низькотемпературній області, перевершує значення першого. Побудовано фазові діаграми магнітного стану. Фазові діаграми характеризують сильний кореляційний взаємозв’язок між складом, дефектністю структури, фазовими переходами та функціональними властивостями, у тому числі магніторезистивним ефектом.
The ceramic sampels of Pr₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) were studied by the x-ray diffraction, resistive, magnetic (χас and ⁵⁵Mn NMR), magnetoresistive and electron microscopy methods. It is shown that with increasing concentration x the type of unit cell distortion changes from orthorhombic (x = 0–0.2) to pseudocubic one (x = 0.4–0.6), and the structure imperfection containing anion and cation vacancies is enhanced. Decreas in temperatures of the phase transitions “metal–semiconductor” Tms and “ferro–paramagnetic” TC, increases in resistivity and activation energy with increasing x may be explained by in increasing vacancy concentration, that diminishes the high-frequency electronic double exchange Mn³⁺↔Mn⁴⁺. It is found that compositions with a higher content of neodymium demonstrate the transition to an antiferromagnetic state at temperatures below 130 K. There are two types of magnetoresistive effect. The value of the first effect, which shows itself near the phase transition temperatures Tms and TC, increases with concentration x. The value of the second effect observed at low temperatures exceeds the first one. The phase diagrams of magnetic state are constructed. They describe the strong correlation relationship between composition, structure defects, phase transition and functional propertie, including the magnetoresistive effect.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119584 |
| citation_txt |
Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) / А.В. Пащенко, В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, Ю.Ф. Ревенко, А.С. Мазур, В.Я. Сычева, В.В. Бурховецкий, Н.Г. Кисель, А.Г. Сильчева, Н.А. Леденёв // Физика низких температур. — 2014. — Т. 40, № 8. — С. 922-931. — Бібліогр.: 31 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT paŝenkoav strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT paŝenkovp strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT prokopenkovk strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT revenkoûf strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT mazuras strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT syčevavâ strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT burhoveckiivv strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT kiselʹng strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT silʹčevaag strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT ledenevna strukturafazovyeperehodyâmr55mnimagnitorezistivnyesvoistvapr06xndxsr03mn11o3δx006 AT paŝenkoav structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT paŝenkovp structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT prokopenkovk structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT revenkoûf structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT mazuras structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT syčevavâ structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT burhoveckiivv structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT kiselʹng structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT silʹčevaag structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 AT ledenevna structurephasetransitions55mnnmrandmagnetoresistivepropertiesofpr06xndxsr03mn11o3δx006 |
| first_indexed |
2025-11-26T00:10:46Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:10:46Z |
| _version_ |
1850595860081016832 |
| fulltext |
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8, c. 922–931
Структура, фазовые переходы, ЯМР 55Mn
и магниторезистивные свойства
Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (x = 0−0,6)
А.В. Пащенко1, В.П. Пащенко1,2, В.К. Прокопенко1, Ю.Ф. Ревенко1, А.С. Мазур1,
В.Я. Сычева1, В.В. Бурховецкий1, Н.Г. Кисель1,2, А.Г. Сильчева3, Н.А. Леденёв4
1Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины, г. Донецк, 83114, Украина
E-mail: alpash@mail.ru
2ГУ НТЦ «Реактивэлектрон» НАН Украины, г. Донецк, 83097, Украина
3Луганский национальный университет им. Тараса Шевченко МОН Украины, г. Луганск, 91011, Украина
4Донецкий национальный университет МОН Украины, г. Донецк, 83055, Украина
Статья поступила в редакцию 28 января 2014 г., опубликована онлайн 23 июня 2014 г.
Рентгеноструктурным, резистивным, магнитными (χас и ЯМР 55Mn), магниторезистивным и электрон-
номикроскопическим методами исследованы керамические образцы Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (x = 0−0,6).
Показано, что с ростом концентрации x тип искажения элементарной ячейки изменяется от орторомбиче-
ского (x = 0−0,2) к псевдокубическому (x = 0,4−0,6) и повышается дефектность структуры, содержащей
анионные и катионные вакансии. Уменьшение температур фазовых переходов «металл–полупроводник»
Tms и «ферро–парамагнетик» TС, повышение удельного сопротивления и энергии активации при росте x
объяснено повышением концентрации вакансий, ослабляющих высокочастотный электронный двойной
обмен Mn3+↔Mn4+. Для составов с повышенным содержанием неодима обнаружен переход в антиферро-
магнитное состояние при понижении температуры ниже 130 К. Наблюдается два вида магниторезистивного
эффекта. Величина первого эффекта, который проявляется вблизи температур фазовых переходов Tms и TС,
повышается с ростом концентрации x. Величина второго эффекта, обнаруженного в низкотемпературной
области, превосходит значение первого. Построены фазовые диаграммы магнитного состояния, которые
характеризуют сильную корреляционную взаимосвязь между составом, дефектностью структуры, фазовы-
ми переходами и функциональными свойствами, в том числе магниторезистивным эффектом.
Рентгеноструктурним, резистивним, магнітними (χас та ЯМР 55Mn), магніторезистивним та електрон-
номікроскопічним методами досліджено керамічні зразки Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (x = 0−0,6). Показано,
що із зростанням концентрації x тип спотворення елементарного осередку змінюється від орторомбічно-
го (x = 0−0,2) до псевдокубічного (x = 0,4−0,6) і підвищується дефектність структури, що містить аніонні
та катіонні вакансії. Зменшення температур фазових переходів «метал–напівпровідник» Tms та «феро–
парамагнетик» TС, підвищення питомого опору і енергії активації при зростанні x пояснено підвищенням
концентрації вакансій, що ослабляють високочастотний електронний подвійний обмін Mn3+↔Mn4+. Для
складів з підвищеним вмістом неодима спостерігається перехід в антиферомагнітний стан при пониженні
температури нижче 130 К. Спостерігається два види магніторезистивного ефекту. Величина першого
ефекту, який проявляється поблизу температур фазових переходів Tms та TС, підвищується із зростан-
ням концентрації x. Величина другого ефекту, який спостерігається в низькотемпературній області,
перевершує значення першого. Побудовано фазові діаграми магнітного стану. Фазові діаграми харак-
теризують сильний кореляційний взаємозв’язок між складом, дефектністю структури, фазовими пере-
ходами та функціональними властивостями, у тому числі магніторезистивним ефектом.
PACS: 71.30.+h Переходы металл–полупроводник и другие электронные переходы;
75.47.Lx Манганиты;
75.47.Gk Колоссальное магнитосопротивление.
Ключевые слова: манганиты, дефектность структуры, магниторезистивный эффект, фазовые переходы.
© А.В. Пащенко, В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, Ю.Ф. Ревенко, А.С. Мазур, В.Я. Сычева, В.В. Бурховецкий, Н.Г. Кисель,
А.Г. Сильчева, Н.А. Леденёв, 2014
mailto:alpash@mail.ru
Структура, фазовые переходы, ЯМР 55Mn и магниторезистивные свойства Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (x = 0−0,6)
1. Введение
Повышенный интерес к редкоземельным (РЗ) ман-
ганитам связан с дискуссионностью природы уникаль-
ной взаимосвязи электрических и магнитных свойств,
проявляющейся в колоссальном магниторезистивном
(МР) эффекте [1–4] и с возможностью его практиче-
ского применения [5–7]. Среди многочисленных РЗ
манганитов наиболее перспективны допированные
стронцием лантановые [8,9], празеодимовые [10–12] и
неодимовые [13,14] составы. Для этих РЗ манганитов
характерны максимальные (близкие к комнатным)
температуры фазовых переходов металл–полупровод-
ник Tms и ферро–парамагнетик TС, вблизи которых при
температуре TР наблюдается пик МР эффекта. При
выяснении природы этого эффекта и основных факто-
ров, влияющих на температуры фазовых переходов Tms
и TС, важную роль играет учет дефектности перовски-
товой структуры, связанной с появлением точечной
(вакансионной), нано- и мезоструктурной (кластерной)
неоднородностей [15–17]. К сожалению, в настоящее
время вопросу о роли дефектности структуры в фор-
мировании функциональных свойств металлооксидов,
содержащих 3d-ионы переменной валентности, посвя-
щено мало работ. Согласно фазовой диаграмме Mn−O
[18] и работам [15,19], образование дефектной струк-
туры в РЗ манганитах связано с циклическими измене-
ниями содержания кислорода и валентностей ионов
марганца Mn4+↔Mn3+↔Mn2+. Так, при нагреве и вы-
сокотемпературном отжиге (спекании) образцов обра-
зуются анионные вакансии V
(a), а при охлаждении
в процессе окисления Mn2+→Mn3+→Mn4+ — катион-
ные вакансии V (c) [17,20].
Заслуживает внимания труднообъяснимое различие
температур фазовых переходов для манганитов с раз-
личными РЗ ионами, находящимися в А-позиции пе-
ровскитовой структуры. Например, для La0,7Sr0,3MnO3
температура Кюри TC = 365 К [8], для Pr0,7Sr0,3MnO3
TC = 320 К [11], а для Nd0,7Sr0,3MnO3 TC = 260 К [14].
Выбор Pr- и Nd-содержащих составов РЗ манганитопе-
ровскитов обусловлен еще одним важным фактором —
различием характера и степени возможных изменений
валентностей этих А-катионов [21]. Возможность по-
вышения валентности празеодима Pr3+↔Pr4+ связана
с дополнительным образованием катионных вакансий
V (c), а понижение валентности неодима Nd3+↔Nd2+ —
с образованием анионных вакансий V
(a). С целью ус-
тановления закономерностей влияния состава на де-
фектность перовскитовой структуры и дефектности
структуры на фазовые переходы вблизи температур Tms
и TC, в том числе на магниторезистивные свойства, бы-
ли проведены данные исследования на керамических
образцах Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3 при полном А-катион-
ном замещении РЗ иона от x = 0 до 0,6.
2. Методы получения и исследования
Керамические образцы Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3 (x =
= 0−0,6) получены из заданных смесей Pr2O3, Nd2O3,
Mn3O4 марок «ЧДА» твердофазным синтезом при
1000 °С (20 ч) с последующим спеканием таблетиро-
ванных прессовок (∅ = 8 мм, h = 2−3 мм) при темпера-
туре tann = 1200 °С (20 ч) в режиме медленного нагрева
и охлаждения образцов на воздухе.
При исследованиях использовали следующие методы:
1) рентгеноструктурный в Cu-излучении на уста-
новке ДРОН-2 — для определения фазового состава
образцов и параметров перовскитовой структуры;
2) термогравиметрический — для определения от-
носительных изменений массы образцов △m/m0 при их
спекании;
3) четырехконтактный резистивный метод на по-
стоянном токе 1−5 мА — для определения удельного
сопротивления ρ и его температурных зависимостей
ρ(Т) в интервале Т = 77−430 К;
4) магнитный — для определения абсолютной диф-
ференциальной магнитной восприимчивости 4πNχас (по-
ле модуляции hас = 0,1 Э с частотой 600 Гц, N — геомет-
рический фактор размагничивания) и ее температурных
зависимостей 4πNχас(Т) в интервале Т = 77−430 К;
5) ЯМР 55Mn по двухимпульсному методу спиново-
го эха [20,22];
6) сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)
на японском микроскопе JSM-6490LV — для опреде-
ления кристаллической структуры (микроструктуры);
7) магниторезистивный на основе четырехконтакт-
ного резистивного метода — для определения магнито-
резистивного эффекта MR = Δρ/ρ = (ρ − ρH)/ρ в магнит-
ном поле H = 5 кЭ и его температурных зависимостей
MR(Т) в интервале Т = 77−400 К.
3. Результаты и их обсуждение
3.1. Кристаллическая структура
Согласно рентгеноструктурным данным, однофаз-
ные образцы Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ при x = 0−0,2
содержали орторомбическую Pnma фазу со слабоизме-
няющимися параметрами a = 5,485 Å, b = 5,450 Å, c =
= 7,712 Å. При x = 0,3−0,6 образцы обладали псевдоку-
бической структурой с практически постоянным пара-
метром a = 7,720 Å. Слабое изменение параметров пе-
ровскитовой структуры можно объяснить близостью
ионных радиусов Pr3+ (R = 1,32 Å) и Nd3+ (R = 1,30 Å)
при одинаковом понижении анионными вакансиями
V
(a) кислородного координационного числа до КЧ = 9
[21]. Используя механизм дефектообразования [20] в
перовскитовой структуре РЗ манганитов [23], связанный
с цикличностью изменений содержания кислорода и не
только валентностей марганца (Mn4+↔ Mn3+↔ Mn2+),
но и редкоземельных ионов, причем имеющих различ-
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8 923
А.В. Пащенко и др.
ный характер изменения валентности по отношению
к трехвалентному иону La3+ (Pr3+↔Pr4+ и Nd3+↔Nd2+),
когда при высоких температурах образуются анионные
вакансии V
(a), а при охлаждении — катионные вакан-
сии V
(с) [20], нами была определена наиболее вероят-
ная дефектность перовскитовой структуры. Молярные
формулы такой реальной (дефектной) структуры для
Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ приведены в табл. 1. Видно,
что с ростом концентрации x повышается концентрация
вакансий V
(a) и V
(с). Подтверждением роста концентра-
ции вакансий является повышение относительной убы-
ли массы образцов −△m/m0 по данным термогравимет-
рического анализа и тенденция понижения их
гидростатической плотности γ (см. табл. 2) при измене-
нии соотношения Mn3+/ Mn4+. Такие изменения состава
и структуры должны приводить к изменению транс-
портных и магнитных свойств.
3.2. Резистивные (транспортные) свойства
Температурные зависимости удельного сопротив-
ления ρ(Т) керамики Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ для раз-
личных концентраций х, изображенные на рис. 1, свиде-
тельствуют об уменьшении температуры фазового пе-
рехода металл–полупроводник с ростом x от Tms = 300 К
(x = 0) до 280 К (x = 0,3) и 250 К (x = 0,6) (см. табл. 2).
Такое уменьшение Tms согласуется с ростом концен-
трации вакансий V
(a) и V
(с) (см. табл. 1), ослабляющих
обменное взаимодействие Mn3+↔ Mn4+. Для ортором-
бической структуры (x = 0,1−0,2) наблюдается рост
удельного сопротивления ρ до концентрации x = 0,4
с его дальнейшим падением в интервале x = 0,5−0,6 для
псевдокубической структуры (см. рис. 1).
Отдельный интерес представляет приведенная на
вставке рис. 1 концентрационная зависимость энергии
активации Ea, которая является важной характеристикой
транспортных свойств РЗ манганитов, характеризующей
степень неоднородности электронного состояния вблизи
зоны проводимости [23]. Энергию активации Ea рассчи-
тывали для парамагнитной полупроводниковой облас-
ти (Т > TС, Т > Tms) из уравнения диффузионного типа
[24], соответствующего адиабатическому термоакти-
вированному процессу прыжковой проводимости [23]:
2( ) [ /( )] exp[ /( )],n
aT k ne D T E kTρ =
Таблица 1. Молярные формулы реальной перовскитовой структуры Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (tann = 1200 °С)
x Молярные формулы дефектной перовскитовой структуры V (a), % V (с), %
0 ( ) ( )3 2 2 3 4 2
0,56 0,28 0,04 0,70 0,30 2,810,12 0,19{Pr Sr (Mn ) } [Mn Mn ] Oc a
A BclV V+ + + + + − 6,3 6,0
0,1 ( ) ( )3 3 2 2 3 4 2
0,47 0,09 0,28 0,03 0,71 0,29 2,800,13 0,20{Pr Nd Sr (Mn ) } [Mn Mn ] Oc a
A BclV V+ + + + + + − 6,7 6,5
0,2 ( ) ( )3 3 2 2 3 4 2
0,37 0,19 0,28 0,02 0,71 0,29 2,780,14 0,22{Pr Nd Sr (Mn ) } [Mn Mn ] Oc a
cl A BV V+ + + + + + − 7,3 7,0
0,3 ( ) ( )3 2 2 3 4 2
0,28 0,28 0,01 A 0,72 0,28 2,770,15 0,23
3
0,28{Pr Nd Sr (Mn ) } [Mn Mn ] Oc a
BclV V+ + + + + −+ 7,7 7,5
0,4 ( ) ( )3 3 2 2 3 4 2
0,18 0,37 0,28 0,01 0,72 0,28 2,760,16 0,24{Pr Nd Sr (Mn ) } [Mn Mn ] Oc a
A BclV V+ + + + + + − 8,0 8,0
0,5 ( ) ( )3 3 2 3 4 2
0,09 0,46 0,28 0,72 0,28 2,750,17 0,25{Pr Nd Sr } [Mn Mn ] Oc a
A BV V+ + + + + − 8,3 8,5
0,6 ( ) ( )3 2 3 4 2
0,55 0,27 0,73 0,27 2,730,18 0,27{Nd Sr } [Mn Mn ] Oc a
A BV V+ + + + − 9,0 9,0
Таблица 2. Физические свойства керамики Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (tann = 1200 °С)
x −△m/m0, % γ, г/см3 Vuc, Å Tms, К TN, К TC, К ,onset
CT К
VFM, %
d, мкм
χac NMR
0 1,17 5,43 230,7 300 − 267 320 22,0 22,0 2,3
0,1 1,55 5,40 230,5 293 − 238 320 24,2 24,7 2,0
0,2 1,83 5,06 230,4 290 135 240 310 22,6 23,4 1,8
0,3 2,32 5,07 230,3 280 133 228 310 26,7 26,8 1,7
0,4 2,57 5,08 230,2 275 133 215 308 27,0 27,1 1,6
0,5 2,85 5,04 230,1 260 133 205 308 26,8 29,5 1,5
0,6 3,05 5,03 230,0 250 130 195 285 32,4 32,4 1,4
Примечание: −△m/m0 — относительное уменьшение массы образцов после спекания; γ — гидростатическая плотность;
Vuc — объем элементарной ячейки; Tms — температура фазового перехода «металл–полупроводник»; TN и TC — температу-
ры Нееля и Кюри; VFM — объем ФМ фазы по данным магнитных (χac) и ЯМР (55Mn) исследований; d — средний размер
кристаллитов.
924 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8
Структура, фазовые переходы, ЯМР 55Mn и магниторезистивные свойства Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (x = 0−0,6)
где D = a2·ν — коэффициент диффузии, при которой
перенос заряда e, концентрация которого n, происхо-
дит за счет прыжка с частотой ν между локализован-
ными (поляронными) состояниями, находящимися
на расстоянии параметра элементарной ячейки a, по-
казатель степени n при температурном множителе
равен 1 для адиабатического и 1,5 для неадиабатиче-
ского процессов [25].
Согласно полученным данным наблюдается немоно-
тонный рост энергии активации Ea от 80 мэВ для x = 0
до 108 мэВ для x = 0,6. Увеличение энергии Ea с рос-
том x мы объясняем повышением концентрации вакан-
сий, которые ослабляют высокочастотный двойной
обмен Mn3+↔O2−↔Mn4+ и повышают энергетический
барьер при переносе заряда в механизме двойного об-
мена. Немонотонный характер зависимости Ea(x) при-
ходится на область структурного перехода (х = 0,1−0,3)
и связан с ослаблением вклада ян-теллеровских искаже-
ний при переходе из орторомбической Pnma симметрии
в псевдокубичекую фазу, для которой наибольший
вклад в искажения структуры вносят тилтинговые сме-
щения октаэдрических комплексов MnO6 в перовскито-
вой структуре. Дальнейший рост энергии Ea при x > 0,3
обусловлен увеличением дефектности структуры и
влиянием тилтинговых искажений.
3.3. Магнитные свойства и ЯМР 55Mn
Изображенные на рис. 2 температурные зависимо-
сти абсолютной дифференциальной магнитной вос-
приимчивости 4πNχac(T) свидетельствуют о наличии
фазового перехода ферро–парамагнетик для всех со-
ставов Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ. Анализ зависимостей
4πNχac(T) (см. рис. 2) позволил определить температу-
ру Кюри TС по температуре максимального значения
магнитной восприимчивости. Ширина ФМ перехода
∆ TС соответствует температурному интервалу от TС до
onset ,CT где onset
CT определяется из условия 4πNχac = 0
для T > onset .CT Температура Кюри понижается, а ши-
рина перехода ∆TС увеличивается с ростом концентра-
ции x от 267−320 К (x = 0) до 240−310 К (x = 0,2) — для
орторомбической структуры и от 215−308 К (x = 0,4) до
195−285 К (x = 0,6) — для псевдокубической структуры.
Для образцов с повышенным содержанием Nd (x =
= 0,3−0,6) и концентрацией вакансий (см. табл. 1) ха-
рактерно магнитное расслоение, которое продемонст-
рировано на рис. 2 в виде двух пиков на зависимостях
4πNχac(Т). Первый пик при более высокой температуре
обусловлен ФМ упорядочением марганца с температу-
рой Кюри, которая понижается с ростом х от ТС = 228 К
(х = 0,3) до 215 К (х = 0,4), 205 К (х = 0,5) и 195 К (х = 0,6).
Второй пик, обусловленный влиянием редкоземельной
подсистемы, связан с появлением АФМ взаимодействий
ниже температуры Нееля TN = 195−228 К для х ≥ 0,2.
При частичном вплоть до полного изовалентного заме-
щения редкоземельного иона Pr3+ на ион Nd3+ температу-
ра TN незначительно понижается от TN = 135 К для х = 0,2
до 133 К для х = 0,3−0,5 и 130 К для х = 0,6. Заслуживает
внимания тенденция уширения (размытия) магнитного
фазового перехода при ТС с ростом x: для орторомбиче-
ской структуры от △TС = 53 К (x = 0) до 82 К (x = 0,1)
и для псевдокубической структуры от △TС = 93 К (x =
= 0,4) до 103 К (x = 0,5) и 90 К (x = 0,6) (см. табл. 2). Такое
повышение неоднородности магнитного состояния мы
Рис. 1. Температурные зависимости удельного сопротивле-
ния керамики Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ с температурой спека-
ния tann = 1200 °С. На вставке — концентрационные зависи-
мости энергии активации Еа.
Рис. 2. Температурные зависимости абсолютной диффе-
ренциальной магнитной восприимчивости керамики
Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ, спеченной при температуре tann =
= 1200 °С.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8 925
А.В. Пащенко и др.
объясняем ростом дефектности перовскитовой структуры
вакансионного типа (см. табл. 1), способствующей мезо-
наноструктурному расслоению.
Важной характеристикой локальных магнитных и
валентных состояний ионов марганца [20] и магнитной
неоднородности являются спектры ЯМР 55Mn [22],
которые для наших образцов получены при температу-
ре Т = 77 К (см. рис. 3).
При крупномасштабном фазовом расслоении маг-
нитоупорядоченного состояния РЗ манганитов [26]
большое влияние на амплитуду спинового эха оказывают
релаксационные процессы [27]. Амплитуда сигнала силь-
но зависит от неоднородности магнитного окружения
ядер 55Mn. При исследовании сигнала ЯМР для исключе-
ния влияния локальных релаксационных процессов для
каждого образца было измерено несколько кривых, отли-
чающихся друг от друга временем задержки между пер-
вым и вторым импульсами τ12 = 3,4−41,0 мкс. Приве-
денные по массе образцов результирующие кривые
поглощения сигнала ЯМР, полученные путем экстрапо-
ляции τ12→0, изображены на рис. 3(a).
Согласно компьютерной обработке ЯМР спектров
наиболее вероятно их разложение на 3 составляющие —
три гауссиана. Разложение на 3 сателлитных компонен-
та связано с неоднородностью состояний ионов марган-
ца переменной валентности Mn3+↔Mn4+, вызванной
Рис. 3. ЯМР 55Mn при Т = 77 К керамики Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (х = 0−0,6, tann = 1200 °С). ЯМР спектры, полученные при
экстраполяции времени задержки τ12→0 (а). Разложение ЯМР спектра F0 для состава с х = 0,4 на три гауссиана с резонансны-
ми частотами F1, F2 и F3; концентрационные зависимости основной резонансной частоты F0, ширины спектра на его полувы-
соте (ΔF0)1/2 и площади под кривой поглощения SNMR (б).
926 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8
Структура, фазовые переходы, ЯМР 55Mn и магниторезистивные свойства Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (x = 0−0,6)
неравномерностью их окружения. На рис. 3(б) в верх-
нем углу видно, что ЯМР спектр с основной резонанс-
ной частотой F0 = 368,7 МГц (образец с х = 0,4) состоит
из трех составляющих, среди которых минимальная
частота F1 = 355,6 МГц соответствует ионам марганца
повышенной валентности, в окружении которых (из
принципа локальной электронейтральности) находятся
катионные вакансии V
(с). Спектр с F2 = 367,0 МГц,
имеющий наибольшую площадь под кривой поглоще-
ния, связан с участвующими в двойном обмене ионами
Mn, находящимися в бездефектной матричной струк-
туре, для которых в состав второй координационной
сферы входят катионы трехвалентных ионов Pr3+ и
(или) Nd3+ и двухвалентного стронция Sr2+. Появление
третьего спектра с частотой F3 = 376,8 МГц связано
с ионами марганца пониженной валентности, в окру-
жении которых преобладают анионные вакансии V
(a).
Незначительные изменения основной резонансной
частоты F0 от 369,2 МГц (x = 0) до 369,1 МГц (x = 0,3)
и 368,2 МГц (x = 0,6) при росте концентрации x
(кривая 1 на рис. 3) хорошо коррелируют с практи-
чески одинаковой для всех составов усредненной
валентностью марганца, находящейся в интервале от
+3,30 до +3,27, ионы которого занимают В-позиции
перовскитовой структуры (см. табл. 1), а увеличение
ширины резонансной кривой на ее полувысоте
(ΔF0)1/2 (кривая 2 на рис. 3(б)) можно объяснить по-
вышением магнитной неоднородности за счет роста
концентрации вакансий (см. табл. 1), ослабляющих
высокочастотный электронный двойной обмен
3 2 4 4 2 3(Mn O Mn ) (Mn O Mn )B B B B
+ − + + −− − ↔ − − [28].
Согласно теории импульсного метода ЯМР [29],
площадь под кривой SNMR поглощения пропорцио-
нальна количеству ФМ центров, т.е. количеству ядер
марганца, участвующего в двойном обмене. Это дает
возможность определить методом ЯМР процентное
содержание ФМ фазы VFM. На рис. 3(б) (кривая 3) изо-
бражена концентрационная зависимость площади SNMR
под кривыми поглощения сигнала ЯМР (рис. 3(б)) для
всех составов Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (х = 0−0,6). Зна-
чения VFM, соответствующие площади SNMR, занесены
в табл. 2. Видно, что процентное содержание количе-
ства ФМ фазы, определенное методом ЯМР, коррели-
рует с тенденцией роста объема ФМ фазы, определен-
ной магнитным методом (см. рис. 2) при Т = 77 К от
VFM = 22% (x = 0) до 27% (x = 0,3) и 32% (x = 0,6).
3.4. Магниторезистивные свойства и фазовые
диаграммы
Редкоземельные манганиты представляют особый
интерес в связи с магниторезистивным эффектом.
Температурные зависимости МР эффекта, приведен-
ные на рис. 4, свидетельствуют о наличии пика МР
эффекта на зависимостях MР(T) при температуре TР
вблизи температур фазовых переходов Tms и TС. Тем-
пература TР с ростом концентрации x понижается от
290 К (x = 0) до 280 К (x = 0,2) — для орторомбической
структуры и от 255 К (x = 0,4) до 245 К (x = 0,6) — для
псевдокубической структуры. Этот магниторезистив-
ный эффект, связанный с рассеянным на нанострук-
турной неоднородности дефектной перовскитовой
структуры, повышается с ростом x от 9% до 14%.
В низкотемпературной области при температурах
T < 250 К наблюдается другой тип МР эффекта, обу-
словленный рассеянием (туннелированием) на мезо-
структурных неоднородностях межкристаллитных
границ [30,31]. Величина этого эффекта больше перво-
го. Представляет интерес сопоставление изменения
этого МР эффекта с изменениями кристаллической
структуры, приведенной по данным СЭМ на рис. 5.
Наблюдаемое уменьшение среднего размера кристал-
литов d (см. табл. 2) коррелирует с повышением МР
эффекта туннельного типа (см. рис. 4) и дефектности
перовскитовой структуры (см. табл. 1).
Обобщающим результатом взаимосвязи состав−
структура−свойства является фазовая диаграмма,
приведенная на рис. 6. На этой диаграмме видно, что
с ростом концентрации x повышается дефектность пе-
ровскитовой структуры вакансионного типа (V), из-
меняется тип структуры с орторомбического на псев-
докубический, понижаются температуры фазовых
переходов Tms, TС и повышается МР эффект. С пони-
жением температуры установление дальнего ФМ по-
рядка происходит через область установления ближне-
го магнитного порядка (ОУМП). В переходной области
от TС до onset
CT наблюдается крупномасштабное фазо-
вое расслоение, проявляющееся в сосуществовании
ФМ и ПМ областей, в которых температурный ход
Рис. 4. Температурные зависимости магниторезистивного
эффекта (МР) керамики Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ, спеченной
при температуре tann = 1200 °С в поле Н = 5 кЭ.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8 927
А.В. Пащенко и др.
зависимости сопротивления отвечает металлическому
и полупроводниковому типам. Для составов с повы-
шенным содержанием неодима х = 0,3−0,6 при пони-
жении температуры ниже температуры Нееля TN =
= 133 К ферромагнитный характер магнитного упоря-
дочения изменяется на антиферромагнитный.
Выводы
На основании рентгеноструктурных, термогравимет-
рических, гидростатических, резистивных, магнитных
(χac, ЯМР 55Mn), магниторезистивных и электронномик-
роскопических исследований керамических образцов
Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (tann = 1200 °С) сделаны сле-
дующие выводы.
Для однофазных образцов в интервале x = 0−0,2 ха-
рактерна орторомбическая, а для x = 0,4−0,6 псевдоку-
бическая перовскитовая структура. Слабые изменения
параметров решетки и объема элементарной ячейки
объясняются близостью ионных радиусов Pr3+ (1,32 Å)
и Nd3+ (1,30 Å). Вследствие цикличности изменений
содержания кислорода и валентностей ионов марганца
и редкоземельных ионов при спекании образцов пе-
ровскитовая структура содержит анионные и катион-
ные вакансии, концентрации которых повышаются с
ростом x.
Для всех составов характерны фазовые переходы:
металл–полупроводник и ферро–парамагнетик, темпе-
ратуры которых Tms и TС понижаются вследствие по-
Рис. 5. Микроструктура керамики Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ
(tann = 1200 °С) по данным СЭМ.
Рис. 6. Фазовая диаграмма состав−структура−свойства
магниторезистивной керамики Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (tann =
= 1200 °С). Треугольные значки — данные, полученные из
магнитных измерений. Квадратные значки — результат ре-
зистивных исследований. ПM, ФM и AФM — парамагнит-
ное, ферромагнитное и антиферромагнитное состояния.
ОУМП — область установления ближнего магнитного по-
рядка. V — концентрация вакансий (дефектность).
928 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8
Структура, фазовые переходы, ЯМР 55Mn и магниторезистивные свойства Pr0,6−xNdxSr0,3Mn1,1O3−δ (x = 0−0,6)
вышения дефектности перовскитовой структуры. По-
вышения сопротивления и энергии активации с ростом
x коррелируют с повышением концентрации вакансий,
ослабляющих высокочастотный электронный двойной
обмен Mn3+↔ Mn4+. Широкие асимметричные спектры
ЯМР 55Mn подтверждают высокочастотный электрон-
ный обмен Mn3+↔Mn4+ и неоднородность состояния
этих ионов вследствие неравномерности распределе-
ния ионов и вакансий.
Наблюдаемый вблизи температур фазовых перехо-
дов Tms и TС пик магниторезистивного эффекта обу-
словлен рассеянием на наноструктурных внутрикри-
сталлитных неоднородностях дефектной перовскитовой
структуры. Температура этого магниторезистивного
эффекта понижается, а его величина повышается с
ростом x и концентрации вакансий.
В низкотемпературной области наблюдается магни-
торезистивный эффект, обусловленный туннелирова-
нием на мезоструктурных межкристаллитных границах.
Установлена взаимосвязь между повышением магнито-
резистивного эффекта туннельного типа и уменьшени-
ем размера кристаллитов, вызывающим, соответствен-
но, изменение ширины межкристаллитных зон при
росте концентрации x. Построена фазовая диаграмма,
которая характеризуют сильную взаимосвязь: «со-
став−структура», «состав−дефектность структуры»,
«дефектность структуры−фазовые переходы», «фазо-
вые переходы−магнитные, электрические и магни-
тотранспортные свойства», т.е. «состав–структура–
свойства» редкоземельных манганитоперовскитов.
1. A.S. Alexandrov and A.M. Bratkovsky, Phys. Rev. Lett. 82,
141 (1999).
2. E. Dagotto, T. Hotta, and A. Moreo, Phys. Rep. 344, 1
(2001).
3. E.L. Nagaev, Phys. Rep. 346, 387 (2001).
4. M.B. Salamon and M. Jaime, Rev. Mod. Phys. 73, 583
(2001).
5. S. Khizroev, Y. Hijazi, R. Chomko, S. Mukherjee, R.
Chantrell, X. Wu, R. Carley, and D. Litvinov, Appl. Phys.
Lett. 86, 042502-1 (2005).
6. В.П. Пащенко, Н.И. Носанов, А.А. Шемяков, Патент
UA № 45153. Бюл. 9 (2005).
7. F. Yang, L. Méchin, J.-M. Routoure, B. Guillet, and R.A.
Chakalov, J. Appl. Phys. 99, 024903-1 (2006).
8. P. Mandal and B. Ghosh, Phys. Rev. B 69, 014422-1 (2003).
9. J. Hemberger, A. Krimmel, T. Kurz, H.A. Krug von Nidda,
V.Yu. Ivanov, A.A. Mukhin, A.M. Balbashov, and A. Loidl,
Phys. Rev. B 66, 094410-1 (2002).
10. А.В. Пащенко, В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, Ю.Ф.
Ревенко, А.С. Мазур, В.А. Турченко, В.Я. Сычева, В.В.
Бурховецкий, А.Г. Сильчева, Г.Г. Левченко, ФТТ 55, 440
(2013).
11. C. Martin, A. Maignan, M. Hervieu, and B. Raveau, Phys.
Rev. B 60, 12191 (1999).
12. D. Abou-Ras, W. Boujelben, A. Cheikh-Rouhou, J. Pierre,
J.-P. Renard, L. Reversat, and K. Shimizu, J. Magn. Magn.
Mater. 233, 147 (2001).
13. R. Kajimoto, H. Yoshizawa, H. Kawano, H. Kuwahara, Y.
Tokura, K. Ohoyama, and M. Ohashi, Phys. Rev. B 60, 9506
(1999).
14. N.V. Khiem, L.V. Bau, L.H. Son, N.X. Phuc, and D.N.H.
Nam, J. Magn. Magn. Mater. 262, 490 (2003).
15. А.В. Пащенко, В.П. Пащенко, Ю.Ф. Ревенко, В.К. Проко-
пенко, А.А. Шемяков, В.А. Турченко, В.Я. Сычева, Б.М.
Эфрос, В.П. Комаров, Л.Г. Гусакова, Металлофиз.
Новейшие технол. 32, 487 (2010).
16. З.А. Самойленко, Н.Н. Ивахненко, А.В. Пащенко, В.П.
Пащенко, С.Ю. Прилипко, Ю.Ф. Ревенко, Н.Г. Кисель,
Неорган. матер. 47, 1122 (2011).
17. А.В. Пащенко, В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, А.Г.
Сильчева, Ю.Ф. Ревенко, А.А. Шемяков, Н.Г. Кисель,
В.П. Комаров, В.Я. Сычева, С.В. Горбань, В.Г.
Погребняк, ФТТ 54, 720 (2012).
18. J.S. Huebner and M. Sato, American Mineralogist. 55, 934
(1970).
19. В.А. Турченко, В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, А.А.
Шемяков, Ю.Ф. Ревенко, А.В. Пащенко, В.Я. Сычева,
Металлофиз. Новейшие технол. 30, 105 (2008).
20. А.В. Пащенко, А.А. Шемяков, В.П. Пащенко, В.А.
Турченко, В.К. Прокопенко, Ю.Ф. Ревенко, Ю.В. Медведев,
Б.М. Эфрос, Г.Г. Левченко, ФТТ 51, 1127 (2009).
21. R.D. Shannon, Acta Cryst. A 32, 751 (1976).
22. M.M. Savosta and P. Novak, Phys. Rev. Lett. 87, 137204-1
(2001).
23. N.F. Mott, Adv. Phys. 50, 865 (2001).
24. J.M.D. Coey, M. Viret, and S. von Molnar, Adv. Phys. 48,
167 (1999).
25. В.Н. Криворучко, М.А. Марченко, ЖЭТФ 142, 138 (2012).
26. М.Ю. Каган, К.И. Кугель, УФН 171, 577 (2001).
27. И.Г. Килиптари, ФТТ 35, 1232 (1993).
28. Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Скрябин, УФН 171, 121 (2001).
29. Е.А. Туров, М.П. Петров, Ядерный магнитный резонанс в
ферро- и антиферромагнетиках, Наука, Москва (1969).
30. L.E. Hueso, J. Rivas, F. Rivadulla, and M.A. Lopez-
Quintela, J. Appl. Phys. 86, 3881 (1999)
31. A.O. Sboychakov, A.L. Rakhmanov, K.I. Kugel, M.Yu.
Kagan, and I.V. Brodsky, J. Magn. Magn. Mater. 258–259,
296 (2003).
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8 929
А.В. Пащенко и др.
Structure, phase transitions, 55Mn NMR
and magnetoresistive properties
of Pr0.6−xNdxSr0.3Mn1.1O3−δ (x = 0−0.6)
A.V. Pashchenko, V.P. Pashchenko,
V.K. Prokopenko, Yu.F. Revenko, А.S. Маzur,
V.Ya. Sychova, V.V. Burkhoveckiy, N.G. Кisel,
A.G. Sil’cheva, and N.A. Liedienov
The ceramic sampels of Pr0.6−xNdxSr0.3Mn1.1O3−δ
(x = 0−0.6) were studied by the x-ray diffraction, resis-
tive, magnetic (χас and 55Mn NMR), magnetoresistive
and electron microscopy methods. It is shown that
with increasing concentration x the type of unit cell
distortion changes from orthorhombic (x = 0–0.2) to
pseudocubic one (x = 0.4–0.6), and the structure im-
perfection containing anion and cation vacancies is
enhanced. Decreas in temperatures of the phase transi-
tions “metal–semiconductor” Tms and “ferro–paramag-
netic” TC, increases in resistivity and activation energy
with increasing x may be explained by in increasing va-
cancy concentration, that diminishes the high-frequency
electronic double exchange Mn3+↔Mn4+. It is found that
compositions with a higher content of neodymium
demonstrate the transition to an antiferromagnetic state
at temperatures below 130 K. There are two types of
magnetoresistive effect. The value of the first effect,
which shows itself near the phase transition tempera-
tures Tms and TC, increases with concentration x. The
value of the second effect observed at low temperatures
exceeds the first one. The phase diagrams of magnetic
state are constructed. They describe the strong correla-
tion relationship between composition, structure defects,
phase transition and functional propertie, including the
magnetoresistive effect.
PACS: 71.30.+h Metal–insulator transitions and
other electronic transitions;
75.47.Lx Manganites;
75.47.Gk Colossal magnetoresistance.
Keywords: manganites, defect structure, magneto-
resistive effect, phase transitions.
930 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, № 8
1. Введение
2. Методы получения и исследования
3. Результаты и их обсуждение
3.1. Кристаллическая структура
3.2. Резистивные (транспортные) свойства
3.3. Магнитные свойства и ЯМР 55Mn
3.4. Магниторезистивные свойства и фазовые диаграммы
Выводы
|