Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ
Исследованы электрические свойства тонких пленок La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ, приготовленных на монокристаллических подложках SrTiO₃ методом магнетронного распыления. Обнаружен существенно нелинейный характер вольт-амперных характеристик пленочных образцов при температурах ниже 270 К. Показано, что увеличе...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2003 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2003
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128884 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ / А.Н. Погорелый, А.И. Товстолыткин, И.В. Лежненко, А.И. Матвиенко, В.П. Кравчик // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 7. — С. 754-757. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-128884 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Погорелый, А.Н. Товстолыткин, А.И. Лежненко, И.В. Матвиенко, А.И. Кравчик, В.П. 2018-01-14T11:37:29Z 2018-01-14T11:37:29Z 2003 Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ / А.Н. Погорелый, А.И. Товстолыткин, И.В. Лежненко, А.И. Матвиенко, В.П. Кравчик // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 7. — С. 754-757. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 71.30.+h, 72.60.+g, 75.50.-y, 75.70.-i https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128884 Исследованы электрические свойства тонких пленок La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ, приготовленных на монокристаллических подложках SrTiO₃ методом магнетронного распыления. Обнаружен существенно нелинейный характер вольт-амперных характеристик пленочных образцов при температурах ниже 270 К. Показано, что увеличение плотности тока приводит к переходу от полупроводникового к металлическому характеру проводимости. Предложено объяснение полученных результатов, базирующееся на гипотезе о расслоении образцов на проводящую и диэлектрическую фазы, стимулированном механическими напряжениями вблизи границы пленка -подложка. A study is made of the electrical properties of thin films of La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ prepared on single-crystal substrates of SrTiO₃ by magnetron sputtering. A substantially nonlinear character of the current–voltage characteristic of the film samples is observed at temperatures below 270 K. It is shown that increasing the current density leads to a transition from a semiconducting to a metallic character of the conduction. An explanation of the results is proposed, based on the hypothesis of phase separation of the samples into conducting and insulating layers, stimulated by the mechanical stresses arising near the film–substrate boundary. Дослідженo електричні властивості тонких плівок La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ, виготовлених на монокристалічних підкладках SrTiO₃ методом магнетронного розпилення. Виявлено суттєво нелінійний характер вольт-амперних характеристик плівкових зразків при температурах, нижчих за 270 К. Показано, що збільшення щільності струму спричинює перехід від напівпровідникового до металевого характеру провідності. Запропоновано пояснення одержаних результатів, яке базується на гіпотезі про розшарування зразків на провідну та діелектричну фази, стимульоване механічною напругою поблизу границі плівка підкладка. Авторы выражают благодарность А. Белоусу и О. Вьюнову (Институт общей и неорганической химии НАН Украины) за изготовление мишеней и помощь в проведении рентгеновских исследований. Настоящая работа частично поддержана Научно-технологическим центром в Украине, проект № 1086. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпеpатуpный магнетизм Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ Current-induced change in the character of the conduction in La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ films Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ |
| spellingShingle |
Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ Погорелый, А.Н. Товстолыткин, А.И. Лежненко, И.В. Матвиенко, А.И. Кравчик, В.П. Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| title_short |
Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ |
| title_full |
Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ |
| title_fullStr |
Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ |
| title_full_unstemmed |
Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ |
| title_sort |
индуцированное током изменение характера проводимости в пленках la₀,₇₇₅sr₀,₂₂₅mno₃₋δ |
| author |
Погорелый, А.Н. Товстолыткин, А.И. Лежненко, И.В. Матвиенко, А.И. Кравчик, В.П. |
| author_facet |
Погорелый, А.Н. Товстолыткин, А.И. Лежненко, И.В. Матвиенко, А.И. Кравчик, В.П. |
| topic |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| topic_facet |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| publishDate |
2003 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Current-induced change in the character of the conduction in La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ films |
| description |
Исследованы электрические свойства тонких пленок La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ, приготовленных на монокристаллических подложках SrTiO₃ методом магнетронного распыления. Обнаружен существенно нелинейный характер вольт-амперных характеристик пленочных образцов при температурах ниже 270 К. Показано, что увеличение плотности тока приводит к переходу от полупроводникового к металлическому характеру проводимости. Предложено объяснение полученных результатов, базирующееся на гипотезе о расслоении образцов на проводящую и диэлектрическую фазы, стимулированном механическими напряжениями вблизи границы пленка -подложка.
A study is made of the electrical properties of thin films of La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ prepared on single-crystal substrates of SrTiO₃ by magnetron sputtering. A substantially nonlinear character of the current–voltage characteristic of the film samples is observed at temperatures below 270 K. It is shown that increasing the current density leads to a transition from a semiconducting to a metallic character of the conduction. An explanation of the results is proposed, based on the hypothesis of phase separation of the samples into conducting and insulating layers, stimulated by the mechanical stresses arising near the film–substrate boundary.
Дослідженo електричні властивості тонких плівок La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ, виготовлених на монокристалічних підкладках SrTiO₃ методом магнетронного розпилення. Виявлено суттєво нелінійний характер вольт-амперних характеристик плівкових зразків при температурах, нижчих за 270 К. Показано, що збільшення щільності струму спричинює перехід від напівпровідникового до металевого характеру провідності. Запропоновано пояснення одержаних результатів, яке базується на гіпотезі про розшарування зразків на провідну та діелектричну фази, стимульоване механічною напругою поблизу границі плівка підкладка.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128884 |
| citation_txt |
Индуцированное током изменение характера проводимости в пленках La₀,₇₇₅Sr₀,₂₂₅MnO₃₋δ / А.Н. Погорелый, А.И. Товстолыткин, И.В. Лежненко, А.И. Матвиенко, В.П. Кравчик // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 7. — С. 754-757. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT pogorelyian inducirovannoetokomizmenenieharakteraprovodimostivplenkahla0775sr0225mno3δ AT tovstolytkinai inducirovannoetokomizmenenieharakteraprovodimostivplenkahla0775sr0225mno3δ AT ležnenkoiv inducirovannoetokomizmenenieharakteraprovodimostivplenkahla0775sr0225mno3δ AT matvienkoai inducirovannoetokomizmenenieharakteraprovodimostivplenkahla0775sr0225mno3δ AT kravčikvp inducirovannoetokomizmenenieharakteraprovodimostivplenkahla0775sr0225mno3δ AT pogorelyian currentinducedchangeinthecharacteroftheconductioninla0775sr0225mno3δfilms AT tovstolytkinai currentinducedchangeinthecharacteroftheconductioninla0775sr0225mno3δfilms AT ležnenkoiv currentinducedchangeinthecharacteroftheconductioninla0775sr0225mno3δfilms AT matvienkoai currentinducedchangeinthecharacteroftheconductioninla0775sr0225mno3δfilms AT kravčikvp currentinducedchangeinthecharacteroftheconductioninla0775sr0225mno3δfilms |
| first_indexed |
2025-11-24T18:45:25Z |
| last_indexed |
2025-11-24T18:45:25Z |
| _version_ |
1850486688528203776 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 7, ñ. 754–757
Èíäóöèðîâàííîå òîêîì èçìåíåíèå õàðàêòåðà
ïðîâîäèìîñòè â ïëåíêàõ La0,775Sr0,225MnO3–�
À.Í. Ïîãîðåëûé, À.È. Òîâñòîëûòêèí, È.Â. Ëåæíåíêî,
À.È. Ìàòâèåíêî, Â.Ï. Êðàâ÷èê
Èíñòèòóò ìàãíåòèçìà ÍÀÍ Óêðàèíû, ïð. Âåðíàäñêîãî, 36-á, ã. Êèåâ, 03142, Óêðàèíà
E-mail: atov@imag.kiev.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 9 îêòÿáðÿ 2002 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 24 äåêàáðÿ 2002 ã.
Èññëåäîâàíû ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà òîíêèõ ïëåíîê La0,775Sr0,225MnO3–�, ïðèãîòîâëåííûõ
íà ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ïîäëîæêàõ SrTiO3 ìåòîäîì ìàãíåòðîííîãî ðàñïûëåíèÿ. Îáíàðóæåí
ñóùåñòâåííî íåëèíåéíûé õàðàêòåð âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê ïëåíî÷íûõ îáðàçöîâ ïðè
òåìïåðàòóðàõ íèæå 270 Ê. Ïîêàçàíî, ÷òî óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè òîêà ïðèâîäèò ê ïåðåõîäó îò
ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ê ìåòàëëè÷åñêîìó õàðàêòåðó ïðîâîäèìîñòè. Ïðåäëîæåíî îáúÿñíåíèå ïî-
ëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ, áàçèðóþùååñÿ íà ãèïîòåçå î ðàññëîåíèè îáðàçöîâ íà ïðîâîäÿùóþ è äè-
ýëåêòðè÷åñêóþ ôàçû, ñòèìóëèðîâàííîì ìåõàíè÷åñêèìè íàïðÿæåíèÿìè âáëèçè ãðàíèöû ïëåí-
êà—ïîäëîæêà.
Äîñë³äæåío åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ òîíêèõ ïë³âîê La0,775Sr0,225MnO3–�, âèãîòîâëåíèõ íà
ìîíîêðèñòàë³÷íèõ ï³äêëàäêàõ SrTiO3 ìåòîäîì ìàãíåòðîííîãî ðîçïèëåííÿ. Âèÿâëåíî ñóòòºâî
íåë³í³éíèé õàðàêòåð âîëüò-àìïåðíèõ õàðàêòåðèñòèê ïë³âêîâèõ çðàçê³â ïðè òåìïåðàòóðàõ, íèæ-
÷èõ çà 270 Ê. Ïîêàçàíî, ùî çá³ëüøåííÿ ù³ëüíîñò³ ñòðóìó ñïðè÷èíþº ïåðåõ³ä â³ä íàï³â-
ïðîâ³äíèêîâîãî äî ìåòàëåâîãî õàðàêòåðó ïðîâ³äíîñò³. Çàïðîïîíîâàíî ïîÿñíåííÿ îäåðæàíèõ ðå-
çóëüòàò³â, ÿêå áàçóºòüñÿ íà ã³ïîòåç³ ïðî ðîçøàðóâàííÿ çðàçê³â íà ïðîâ³äíó òà ä³åëåêòðè÷íó
ôàçè, ñòèìóëüîâàíå ìåõàí³÷íîþ íàïðóãîþ ïîáëèçó ãðàíèö³ ïë³âêà—ï³äêëàäêà.
PACS: 71.30.+h, 72.60.+g, 75.50.–y, 75.70.–i
Íà ïðîòÿæåíèè ïîñëåäíåãî äåñÿòèëåòèÿ çàìåùåí-
íûå ìàíãàíèòû La1–xAxMnO3 (A = Ba, Sr, Ca …)
ÿâëÿþòñÿ ïðåäìåòîì ïðèñòàëüíîãî âíèìàíèÿ èññëå-
äîâàòåëåé êàê èç-çà íåîáû÷íîñòè ñâîéñòâ [1,2], òàê
è âîçìîæíîñòè ðàçðàáîòêè ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ
óñòðîéñòâ íà èõ îñíîâå [3,4]. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè
ïîêàçàíî, ÷òî ñâîéñòâà òàêèõ ìàòåðèàëîâ îïðåäå-
ëÿþòñÿ êîìïëåêñíûì âçàèìîäåéñòâèåì ñòóêòóðíîé,
ìàãíèòíîé, ýëåêòðîííîé è îðáèòàëüíîé ñòåïåíåé
ñâîáîäû [1,2].  òî âðåìÿ êàê êëàññè÷åñêàÿ ìîäåëü
äâîéíîãî îáìåíà ìîæåò êà÷åñòâåííî îáúÿñíèòü ïå-
ðåõîä ìàíãàíèòîâ èç ïàðàìàãíèòíîãî äèýëåêòðè-
÷åñêîãî â ôåððîìàãíèòíîå ìåòàëëè÷åñêîå ñîñòîÿ-
íèå [5], äëÿ áîëåå ïîëíîãî ïîíèìàíèÿ èõ ñâîéñòâ
íåîáõîäèìî ïðèâëå÷åíèå ýëåêòðîí-ðåøåòî÷íîé ñâÿ-
çè [1,6]. Òåîðåòè÷åñêèå ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî
îäíîðîäíîå ñæàòèå êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè óâå-
ëè÷èâàåò àìïëèòóäó ìåæäîóçåëüíûõ ýëåêòðîííûõ
ïåðåõîäîâ è áëàãîïðèÿòñòâóåò ñòàáèëèçàöèè ôåððî-
ìàãíèòíîãî ìåòàëëè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ [6]. Îäíàêî
áèàêñèàëüíûå (äâóîñíûå) íàïðÿæåíèÿ, ðåàëèçóå-
ìûå, íàïðèìåð, â ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíêàõ, ïà-
ðàìåòð ðåøåòêè êîòîðûõ îòëè÷àåòñÿ îò ïàðàìåòðà
ðåøåòêè ïîäëîæêè, óñèëèâàþò òåíäåíöèþ ê ëîêàëè-
çàöèè ýëåêòðîíîâ. Ôàíã è äð. [7] òåîðåòè÷åñêè èñ-
ñëåäîâàëè óñòîé÷èâîñòü ôåððîìàãíèòíîãî ìåòàëëè-
÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ è ñäåëàëè âûâîä, ÷òî óâåëè÷åíèå
áèàêñèàëüíûõ íàïðÿæåíèé ñïîñîáñòâóåò äîïîëíè-
òåëüíîìó óïîðÿäî÷åíèþ îðáèòàëåé èîíîâ ìàðãàíöà,
÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, áëàãîïðèÿòñòâóåò ñòàáèëèçàöèè
èçîëèðóþùåãî àíòèôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ, â áîëüøèíñò-
âå ñëó÷àåâ âûïîëíåííûå íà ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåí-
êàõ ñèñòåìû La1–xCaxMnO3, êà÷åñòâåííî ñîãëàñó-
þòñÿ ñ òåîðåòè÷åñêèìè ðàñ÷åòàìè. Òàê, Çàíäáåðãåí
è äð. [8] ïîêàçàëè, ÷òî â óëüòðàòîíêèõ (äî 8 íì)
ïëåíêàõ La0,73Ca0,27MnO3 íà ïîäëîæêàõ SrTiO3 îñ-
ëàáëÿåòñÿ ìàãíèòíûé ìîìåíò, ïîíèæàåòñÿ òåìïåðà-
© À.Í. Ïîãîðåëûé, À.È. Òîâñòîëûòêèí, È.Â. Ëåæíåíêî, À.È. Ìàòâèåíêî, Â.Ï. Êðàâ÷èê, 2003
òóðà Êþðè (TC) è âîçðàñòàåò ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðî-
òèâëåíèå ïî ñðàâíåíèþ ñ îáúåìíûìè îáðàçöàìè.
Êîìïëåêñíîå èññëåäîâàíèå ñòðóêòóðíûõ, ýëåêòðè-
÷åñêèõ, ìàãíèòíûõ è ðåçîíàíñíûõ ñâîéñòâ ýïèòàê-
ñèàëüíûõ ïëåíîê La2/3Ca1/3MnO3, âûðàùåííûõ
íà SrTiO3 ïîäëîæêàõ, ïðîâåäåíî â ðàáîòå [9]. Ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû óáåäèòåëüíî ïðîäåìîí-
ñòðèðîâàëè, ÷òî ïëåíêè òîëùèíîé t � 50 íì õàðàê-
òåðèçóþòñÿ ïîíèæåííûì çíà÷åíèåì TC, óìåíüøåí-
íûì ìàãíèòíûì ìîìåíòîì è ïîâûøåííûì ýëåêòðî-
ñîïðîòèâëåíèåì. Áîëåå òîãî, èññëåäîâàíèå ÿäåðíîãî
ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà ïîçâîëèëî ðàçäåëèòü ôàçû ñ
ðàçëè÷íûìè ìàãíèòíûìè è ýëåêòðè÷åñêèìè ñâîé-
ñòâàìè. Ïîêàçàíî, ÷òî â ïëåíêàõ ñîñóùåñòâóþò
ôåððîìàãíèòíûå ìåòàëëè÷åñêèå, ôåððîìàãíèòíûå
äèýëåêòðè÷åñêèå è íåôåððîìàãíèòíûå äèýëåêòðè÷å-
ñêèå îáëàñòè. Íåäàâíî Êëåéí è äð. [10] îáíàðóæè-
ëè àíèçîòðîïèþ ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ, íåëèíåé-
íûå âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè, îñëàáëåííûé
ôåððîìàãíåòèçì è ïðèçíàêè àíòèôåððîìàãíèòíîãî
óïîðÿäî÷åíèÿ â áèàêñèàëüíî íàïðÿæåííûõ ïëåíêàõ
La2/3Ca1/3MnO3. Àâòîðû òàêæå ïîêàçàëè, ÷òî ïðè
óâåëè÷åíèè ïëîòíîñòè òîêà ñèñòåìà ïåðåõîäèò â
ñèëüíîïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå, ÷òî ïðåäñòàâëÿåò
îòäåëüíûé èíòåðåñ äëÿ ìàãíèòîýëåêòðîííûõ óñò-
ðîéñòâ.
Âëèÿíèå áèàêñèàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà ñâîéñòâà
ïëåíîê ñèñòåìû La1–xSrxMnO3 (x = 0,3; 0,5) äåòàëü-
íî èññëåäîâàíî â ðàáîòå [11]. Ïîêàçàíî, ÷òî ìå-
õàíè÷åñêîãî íàïðÿæåíèÿ, ñîçäàâàåìîãî â ïëåíêàõ
La0,7Sr0,3MnO3 ïîäëîæêàìè SrTiO3, íåäîñòàòî÷íî
äëÿ ðàçðóøåíèÿ ôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäÿùåãî ñî-
ñòîÿíèÿ. Îäíàêî, ïîñêîëüêó óìåíüøåíèå êîíöåí-
òðàöèè ñòðîíöèÿ îñëàáëÿåò äâîéíîé îáìåí è óñè-
ëèâàåò ðîëü ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
[1,6], â ïëåíêàõ La1–xSrxMnO3 ñ ìåíüøèìè çíà÷å-
íèÿìè x ñëåäóåò îæèäàòü áîëåå ñèëüíûé ýôôåêò îò
òàêèõ ïîäëîæåê [4]. Â íàñòîÿùåé ðàáîòå ïîêàçàíî,
÷òî ïðîâîäèìîñòü ïëåíîê La0,775Sr0,225MnO3–�, íà-
ïûëåííûõ íà ïîäëîæêè SrTiO3, ñèëüíî çàâèñèò îò
âíåøíèõ ôàêòîðîâ (ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå), à óâåëè÷å-
íèå ïëîòíîñòè òîêà ïðèâîäèò ê ïåðåõîäó îò ïîëó-
ïðîâîäíèêîâîãî ê ìåòàëëè÷åñêîìó õàðàêòåðó ïðîâî-
äèìîñòè.
Ïëåíêè La0,775Sr0,225MnO3–� (LSMO) òîëùèíîé
270 íì ïîëó÷åíû ìåòîäîì ìàãíåòðîííîãî íàïûëåíèÿ
íà ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèå ïîäëîæêè SrTiO3 (STO),
îðèåíòèðîâàííûå â ïëîñêîñòè (001). Ìèøåíü äëÿ
ïðèãîòîâëåíèÿ òîíêîïëåíî÷íûõ îáðàçöîâ ñèíòåçè-
ðîâàíà ìåòîäîì ñòàíäàðòíîé òâåðäîôàçíîé ðåàêöèè
[12,13]. Â íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäîâàíû ïëåíêè,
ïîëó÷åííûå ïðè òåìïåðàòóðå ïîäëîæêè 880 oC â àò-
ìîñôåðå Ar(40%)–O2(60%). Äàâëåíèå ãàçîâîé ñðå-
äû ïðè íàïûëåíèè ñîñòàâëÿëî 10–2 Òîðð. Ïîñëå
ïðèãîòîâëåíèÿ ïëåíêè îòæèãàëè íà âîçäóõå â òå-
÷åíèå 6 ÷ ïðè òåìïåðàòóðå 750 oC. Ðåíòãåíîñòðóê-
òóðíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà äèôðàêòîìåòðå
ÄÐÎÍ 3Ì (Cu K
�
-èçëó÷åíèå). Äëÿ ýëåêòðè÷åñêèõ
èçìåðåíèé ïëåíêè ðàçìåðîì 7�15 ìì ïðèêëåèâàëè ê
ñàïôèðîâîìó äåðæàòåëþ è ïîìåùàëè âíóòðü ìàñ-
ñèâíîãî ìåäíîãî öèëèíäðà, êîòîðûé îõëàæäàëè èëè
íàãðåâàëè, ÷òîáû èçìåíÿòü òåìïåðàòóðó îáðàçöà.
Âåëè÷èíó òåìïåðàòóðû êîíòðîëèðîâàëè òåðìîðåçè-
ñòîðîì, ïðèêðåïëåííûì ê äåðæàòåëþ íà ðàññòîÿíèè
3 ìì îò ïëåíêè. Èçìåðåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ
ïðîèçâîäèëè íà ïîñòîÿííîì òîêå ÷åòûðåõçîíäîâûì
ìåòîäîì ñ èñïîëüçîâàíèåì êîìïüþòåðèçèðîâàííîé
ñèñòåìû ñáîðà äàííûõ. Âîçìîæíîñòè óñòàíîâêè ïî-
çâîëÿþò èçìåðÿòü ñîïðîòèâëåíèå îáðàçöà ïðè ôèê-
ñèðîâàííîì çíà÷åíèè òîêà â äèàïàçîíå îò 0,01 äî
10 ìÀ. Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ êîíòàêòîâ èñïîëüçîâàëè
ñåðåáðÿíóþ ïàñòó, êîòîðóþ âæèãàëè ïðè 350 oC.
Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ
ïîëó÷åíû ïðè ìåäëåííîì îòîãðåâå îáðàçöîâ îò 77 äî
370 Ê ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ äî òåì-
ïåðàòóðû æèäêîãî àçîòà.
Ðåíòãåíîâñêèå äèôðàêòîãðàììû îäíîé èç èññëå-
äóåìûõ ïëåíîê è ïîäëîæêè SrTiO3 (ñì. ðèñ. 1) ñâè-
äåòåëüñòâóþò îá îäíîôàçíîñòè è ýïèòàêñèàëüíîì
ðîñòå LSMO. Âèäíî, ÷òî ïëåíêà èìååò c-îñåâóþ òåê-
ñòóðó, õàðàêòåðèçóþùóþñÿ âûñîêîé èíòåíñèâíî-
ñòüþ ïèêîâ (00l) (ïñåâäîêóáè÷åñêîå ïðåäñòàâëå-
íèå). Êàê è â ïîäëîæêå, ïèê (002) ðàñùåïëåí.
Èíòåíñèâíîñòü (A) ïèêîâ (011) è (111) íå ïðåâûøà-
åò 0,8% îò A(002). Ðåôëåêñîâ îò ôàç, îòëè÷íûõ îò
ïåðîâñêèòíîé, íà äèôðàêòîãðàììå LSMO íå îáíà-
ðóæåíî.
Óäåëüíîå ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèå ïëåíêè �, êàê
ôóíêöèÿ òåìïåðàòóðû T è ñèëû òîêà I, ïîêàçàíî íà
Èíäóöèðîâàííîå òîêîì èçìåíåíèå õàðàêòåðà ïðîâîäèìîñòè â ïëåíêàõ La0,775Sr0,225MnO3–�
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 7 755
Ðèñ. 1. Ðåíòãåíîâñêèå äèôðàêòîãðàììû ïëåíêè
La0,775Sr0,225MnO3–� è ïîäëîæêè SrTiO3.
ðèñ. 2. Âèä êðèâîé �(T), ïîëó÷åííîé ïðè I =
= 5 ìÀ, ñîãëàñóåòñÿ ñ àíàëîãè÷íîé çàâèñèìîñòüþ
äëÿ îáúåìíûõ îáðàçöîâ äàííîãî ñîñòàâà [12,14].
Âáëèçè Tp � 270 Ê òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü
óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ (I = 5 ìÀ) èìååò îñòðûé
ïèê, õàðàêòåðíûé äëÿ ïåðåõîäà èç ñëàáîïðîâîäÿùå-
ãî ïàðàìàãíèòíîãî â ñèëüíîïðîâîäÿùåå ôåððîìàã-
íèòíîå ñîñòîÿíèå [14]. Â íèçêîòåìïåðàòóðíîé îá-
ëàñòè (T < Tp) òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò
ñîïðîòèâëåíèÿ áîëüøå íóëÿ (d�5ìÀ/dT > 0), ÷òî
ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î ïîëíîì äîìèíèðîâàíèè
ôåððîìàãíèòíîé ìåòàëëè÷åñêîé ôàçû. Îäíàêî â
äåéñòâèòåëüíîñòè êàðòèíà çíà÷èòåëüíî ñëîæíåå, ÷òî
ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíûì ïðè èçìåíåíèè ñèëû òîêà.
Íèæå Tp âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè ïëåíêè
ñèëüíî íåëèíåéíû, ïðè÷åì ñòåïåíü íåëèíåéíîñòè
óâåëè÷èâàåòñÿ ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû.  òî
âðåìÿ êàê ïðè 250 Ê óìåíüøåíèå òîêà ñ 5 äî 1 ìÀ
ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â
1,1 ðàçà, ïðè T = 77 Ê îòíîøåíèå �1ìÀ/�5ìÀ äîñòè-
ãàåò 3. Äàëüíåéøåå óìåíüøåíèå òîêà íå òîëüêî çíà-
÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåò ñîïðîòèâëåíèå (�0,1ìÀ/�5ìÀ
� 1,34 ïðè 250 Ê è � 16 ïðè 77 Ê), íî è èçìåíÿåò õà-
ðàêòåð ïðîâîäèìîñòè ñ ìåòàëëè÷åñêîãî (d�/dT >
> 0) íà ïîëóïðîâîäíèêîâûé (d�/dT < 0).
Âûøå îòìå÷àëîñü, ÷òî ìåõàíè÷åñêèå íàïðÿæå-
íèÿ, ñîçäàâàåìûå âáëèçè ãðàíèöû ïîäëîæêà—ïëåí-
êà, íå òîëüêî ñïîñîáñòâóþò äåãðàäàöèè ôåððîìàã-
íèòíîãî ìåòàëëè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ â ìàíãàíèòàõ, íî
è óñèëèâàþò òåíäåíöèþ ê àíòèôåððîìàãíèòíîìó
óïîðÿäî÷åíèþ è ëîêàëèçàöèè íîñèòåëåé çàðÿäà. Â
òàêèõ óñëîâèÿõ íåîäíîðîäíîå ñîñòîÿíèå, õàðàêòå-
ðèçóþùååñÿ ñîñóùåñòâîâàíèåì îáëàñòåé ñ ðàçëè-
÷àþùèìñÿ ìàãíèòíûì ïîðÿäêîì è ïðîâîäèìîñòüþ,
îêàçûâàåòñÿ ïðåäïî÷òèòåëüíåå ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíî-
ðîäíûì [1,2,9], ÷òî ìîæåò áûòü è â îáðàçöàõ, èññëå-
äîâàííûõ â íàñòîÿùåé ðàáîòå. Îáíàðóæåííûå íàìè
îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíîê
La0,775Sr0,225MnO3–� ëåãêî îáúÿñíÿþòñÿ â ïðåäïî-
ëîæåíèè ñîñóùåñòâîâàíèÿ ìåòàëëè÷åñêîé è äèýëåê-
òðè÷åñêîé ôàç, ñîîòíîøåíèå ìåæäó êîòîðûìè èçìå-
íÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè ïëîòíîñòè òîêà.
Ñêëîííîñòü çàìåùåííûõ ìàíãàíèòîâ ê ôàçîâîìó
ðàññëîåíèþ îòìå÷àëàñü â ðÿäå òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò [15–18], îäíàêî ëèøü â
ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðèâåäåíû óáåäèòåëüíûå äîêà-
çàòåëüñòâà óñòîé÷èâîñòè ñìåøàííîãî ñîñòîÿíèÿ,
ñîäåðæàùåãî ôåððîìàãíèòíûå ìåòàëëè÷åñêèå è íå-
ôåððîìàãíèòíûå (àíòèôåððîìàãíèòíûå èëè ïàðà-
ìàãíèòíûå) äèýëåêòðè÷åñêèå îáëàñòè [1,9,19]. Ïî-
ÿâëåíèå ïîñëåäíèõ â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îáÿçàíî
òåíäåíöèè âçàèìíîãî óïîðÿäî÷åíèÿ çàðÿäîâ è îðáè-
òàëåé èîíîâ ìàðãàíöà, íàõîäÿùåãîñÿ â La1–xAxMnO3
êàê â òðåõ-, òàê è â ÷åòûðåõêðàòíî èîíèçèðîâàííîì
ñîñòîÿíèè [1,2]. Äóáèíèí è äð. [20] ìåòîäîì óïðó-
ãîãî ðàññåÿíèÿ íåéòðîíîâ èññëåäîâàëè îñîáåííîñòè
òàêèõ âèäîâ óïîðÿäî÷åíèÿ â îáúåìíûõ ìîíîêðè-
ñòàëëàõ ñèñòåìû La1–xSrxMnO3, âêëþ÷àÿ îáðàçöû ñ
x = 0,23, áëèçêèå ïî ñîñòàâó ê ïëåíêàì, èññëåäîâàí-
íûì íàìè, è ïîêàçàëè, ÷òî îáëàñòè ñ áëèæíèì çàðÿ-
äîâûì/îðáèòàëüíûì ïîðÿäêîì ñóùåñòâóþò â ìîíî-
êðèñòàëëå âî âñåì òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå íèæå
TC, ò.å. ñîñóùåñòâóþò ñ ôåððîìàãíèòíîé ìåòàëëè÷åñ-
êîé ôàçîé. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî óâåëè÷åíèå áèàêñèàëü-
íûõ íàïðÿæåíèé áëàãîïðèÿòñòâóåò ëîêàëèçàöèè íî-
ñèòåëåé çàðÿäà [7,11], à çàðÿäîâîå/îðáèòàëüíîå
óïîðÿäî÷åíèå ñèëüíî âîñïðèèì÷èâî ê âíåøíèì âîç-
äåéñòâèÿì (â òîì ÷èñëå ê ýëåêòðè÷åñêîìó ïîëþ) [1,2],
íåîáû÷íûå ñâîéñòâà ïëåíîê La0,775Sr0,225MnO3–�
ëîãè÷íî îáúÿñíèòü âîçíèêíîâåíèåì äâóõôàçíîãî ñî-
ñòîÿíèÿ ïîäîáíîãî òèïà.
Òàêèì îáðàçîì, íàìè îáíàðóæåíî, ÷òî ïðè òåìïå-
ðàòóðàõ íèæå 270 Ê óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå èññëå-
äóåìûõ ïëåíîê ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ýëåêòðè÷å-
ñêîãî òîêà. Ïîêàçàíî, ÷òî óâåëè÷åíèå ñèëû òîêà ñ
0,1 ìÀ äî 5 ìÀ ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ õàðàêòåðà
ïðîâîäèìîñòè ñ ïîëóïðîâîäíèêîâîãî íà ìåòàëëè÷å-
ñêèé. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ
ïðåäëîæåíà ãèïîòåçà î íåîäíîðîäíîñòè íèçêîòåìïå-
ðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ èññëåäîâàííûõ ïëåíîê, â êîòî-
ðîì ôåððîìàãíèòíàÿ ìåòàëëè÷åñêàÿ ôàçà, õàðàêòåð-
íàÿ äëÿ ìàíãàíèòîâ äàííîãî ñîñòàâà, ñîñóùåñòâóåò ñ
äðóãîé, èìåþùåé îñëàáëåííûé ìàãíåòèçì è ïðîâî-
äèìîñòü.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü À. Áåëîóñó è
Î. Âüþíîâó (Èíñòèòóò îáùåé è íåîðãàíè÷åñêîé õè-
756 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 7
À.Í. Ïîãîðåëûé è äð.
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ LSMO îò
òåìïåðàòóðû Ò è ñèëû òîêà I, ìÀ: 0,1 (�); 0,5 (�);
1 (�); 5 (�).
ìèè ÍÀÍ Óêðàèíû) çà èçãîòîâëåíèå ìèøåíåé è ïî-
ìîùü â ïðîâåäåíèè ðåíòãåíîâñêèõ èññëåäîâàíèé.
Íàñòîÿùàÿ ðàáîòà ÷àñòè÷íî ïîääåðæàíà Íàó÷-
íî-òåõíîëîãè÷åñêèì öåíòðîì â Óêðàèíå, ïðîåêò
¹ 1086.
1. E. Dagotto, T. Hotta, and A. Moreo, Phys. Rep. 344,
1 (2001).
2. Â.Ì. Ëîêòåâ, Þ.Ã. Ïîãîðåëîâ, ÔÍÒ 26, 231 (2000).
3. Y. Xu, V. Dworak, A. Drechsler, and U. Hartmann,
Appl. Phys. Lett. 74, 2513 (1999).
4. H. Katsu, H. Tanaka, and T. Kawai, Appl. Phys.
Lett. 76, 3245 (2000).
5. C. Zener, Phys. Rev. 82, 403 (1951).
6. A.J. Millis, T. Darling, and A. Migliori, J. Appl.
Phys. 83, 1588 (1998).
7. Z. Fang, I.V. Solovyev, and K. Terakura, Phys. Rev.
Lett. 84, 3169 (2000).
8. H.W. Zandbergen, S. Freisem, T. Nojima, and J.
Aarts, Phys. Rev. B60, 10259 (1999).
9. M. Bibes, Ll. Balcells, S. Valencia, J. Fontcuberta,
M. Wojcik, E. Jedryka, and S. Nadolski, Phys. Rev.
Lett. 87, 067210 (2001).
10. J. Klein, J.B. Philipp, G. Garbone, A. Vigliante, L.
Alff, and R. Gross, Phys. Rev. B66, 052414 (2002).
11. Y. Konishi, Z. Fang, M. Izumi, T. Manako, M. Kasai,
H. Kuwahara, M. Kawasaki, K. Terakura, and Y. To-
kura, J. Phys. Soc. Jpn. 68, 3790 (1999).
12. V.G. Bar’yakhtar, A.N. Pogorily, N.A. Belous, and
A.I. Tovstolytkin, J. Magn. Magn. Mater. 207, 118
(1999).
13. À.È. Òîâñòîëûòêèí, À.Í. Ïîãîðåëûé, Ñ.Â. ×åðåïîâ,
Ã.Â. Áîíäàðüêîâà, Â.È. Ñèëàíòüåâ, Ìåòàëëîôèç. è
íîâåéøèå òåõíîë. 22, 23 (2000).
14. A. Urushibara, Y. Moritomo, T. Arima, A. Asamitsu,
G. Kido, and Y. Tokura, Phys. Rev. B51, 14103
(1995).
15. Â.Í. Êðèâîðó÷êî, ÔÍÒ 22, 1047 (1996).
16. Ý.Ë. Íàãàåâ, ÓÔÍ 166, 833 (1996).
17. À.È. Òîâñòîëûòêèí, À.Í. Ïîãîðåëûé, Ñ.Ì. Êîâòóí,
ÔÍÒ 25, 1282 (1999).
18. M. Fäth, S. Freisem, A.A. Menovsky, Y. Tomioka, J.
Aarts, and J.A. Mydosh, Science 285, 1540 (1999).
19. F. Rivadulla, M. Freita-Alvite, M.A. Lopez-Quintela,
L.E. Hueso, D.R. Miguens, P. Sande, and J. Rivas, J.
Appl. Phys. 91, 785 (2002).
20. Ñ.Ô. Äóáèíèí, Â.Å. Àðõèïîâ, ß.Ì. Ìóêîâñêèé,
Â.Å. Íàéò, Â.Ä. Ïàðõîìåíêî, Ñ.Ã. Òåïëîóõîâ,
ÔÌÌ 93, 60 (2002).
The current-induced change of the conductivity
behavior in La0.775Sr0.225MnO3–�
films
A.N. Pogorily, A.I. Tovstolytkin, I.V. Lezhnenko,
A.I. Matviyenko, and V.P. Kravchik
The transport properties of
La0.775Sr0.225MnO3–� thin films grown on single
crystall SrTiO3 substrates by the magnetron
sputtering method are studied. It is found that
below 270 K the voltage-current characteristics
of the films are highly nonlinear. It is shown
that an increase in the current density results in
a semiconducting-metallic modification of the
conductivity behavior. The data are well ex-
plained in terms of the separation of the samples
into conductive and insulating phases, which is
likely to be induced by a mechanical strain near
the film—substrate interface.
Èíäóöèðîâàííîå òîêîì èçìåíåíèå õàðàêòåðà ïðîâîäèìîñòè â ïëåíêàõ La0,775Sr0,225MnO3–�
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 7 757
|