Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы
Методом совместного осаждения с использованием многократного холодного изостатического прессования при давлении 1 GPa синтезированы однофазные нанопорошки манганита состава La₀.₅₂Sr₀.₂₈Mn₁.₂O₃ со средним размером кристаллитов 30, 60 и 200 nm. Показано, что размер кристаллитов оказывает существенное...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69415 |
| 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: | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы / В.Т. Довгий, А.И. Линник, С.Ю. Прилипко, Г.Я. Акимов, Ю.Ф. Ревенко, А.А. Новохацкая, Т.А. Линник, Н.В. Давыдейко, В.Н. Спиридонов // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 1. — С. 62-71. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859681182474567680 |
|---|---|
| author | Довгий, В.Т. Линник, А.И. Прилипко, С.Ю. Акимов, Г.Я. Ревенко, Ю.Ф. Новохацкая, А.А. Линник, Т.А. Давыдейко, Н.В. Спиридонов, В.Н. |
| author_facet | Довгий, В.Т. Линник, А.И. Прилипко, С.Ю. Акимов, Г.Я. Ревенко, Ю.Ф. Новохацкая, А.А. Линник, Т.А. Давыдейко, Н.В. Спиридонов, В.Н. |
| citation_txt | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы / В.Т. Довгий, А.И. Линник, С.Ю. Прилипко, Г.Я. Акимов, Ю.Ф. Ревенко, А.А. Новохацкая, Т.А. Линник, Н.В. Давыдейко, В.Н. Спиридонов // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 1. — С. 62-71. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Методом совместного осаждения с использованием многократного холодного изостатического прессования при давлении 1 GPa синтезированы однофазные нанопорошки манганита состава La₀.₅₂Sr₀.₂₈Mn₁.₂O₃ со средним размером кристаллитов 30, 60 и 200 nm. Показано, что размер кристаллитов оказывает существенное влияние на электрические и магнитные свойства исследованных образцов – с уменьшением размера частиц увеличивается на порядки электросопротивление, существенно снижается температура Кюри и уширяются пики магнитной восприимчивости. Проведено сопоставление электрических и магнитных свойств компактированных и керамических образцов. Обнаружено, что компактированные образцы исходных порошков демонстрируют нормальный (обычный) магнитный гистерезис, в то время как керамические образцы, полученные спеканием «компактов» при 1270 K, проявляют «аномальный» магнитный гистерезис. Предложен механизм возникновения аномального гистерезиса.
Методом сумісного осадження з використанням багатократного холодного ізостатичного пресування при тиску 1 GPa синтезовано однофазні нанопорошки манганіта складу La₀.₅₂Sr₀.₂₈Mn₁.₂O₃ з середнім розміром кристалітів 30, 60 і 200 nm. Показано, що розмір кристалітів має істотний вплив на електричні і магнітні властивості досліджених зразків – із зменшенням розміру частинок збільшується на порядки електроопір, істотно знижується температура Кюрі, а також розширюються піки магнітної сприйнятливості. Проведено співставлення електричних і магнітних властивостей компактованих і керамічних зразків. Виявлено, що компактовані зразки початкових порошків демонструють нормальний (звичайний) магнітний гістерезис, тоді як керамічні зразки, отримані спіканням «компактів» при 1270 K, виявляють «аномальний» магнітний гістерезис. Запропоновано механізм виникнення аномального гістерезису.
Single-phase nanometric powders of manganite La₀.₅₂Sr₀.₂₈Mn₁.₂O₃ with the average grain size 30, 60 and 200 nm were synthesized by method of co-precipitation of salts. The method of the multiple cold isostatic pressing at a pressure of 1GPa was used for the synthesis. It is shown that the grain size significantly influences electric and magnetic properties of the samples under investigation. Electroresistance becomes several orders of magnitude more and the Curie temperature significantly decreases, and the magnetic susceptibility peaks become broader when grain size decreases. It is revealed that the compacts of initial powders show a normal (usual) magnetic hysteresis, while the ceramic samples obtained by sintering «compacts» at 1270 K show an «abnormal» magnetic hysteresis.
|
| first_indexed | 2025-11-30T18:22:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
© В.Т. Довгий, А.И. Линник, С.Ю. Прилипко, Г.Я. Акимов, Ю.Ф. Ревенко, А.А. Новохацкая,
Т.А. Линник, Н.В. Давыдейко, В.Н. Спиридонов, 2011
PACS: 73.63.Bd, 75.30.Cr, 71.30.+h, 75.75.+a
В.Т. Довгий, А.И. Линник, С.Ю. Прилипко, Г.Я. Акимов, Ю.Ф. Ревенко,
А.А. Новохацкая, Т.А. Линник, Н.В. Давыдейко, В.Н. Спиридонов
ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ
МАНГАНИТОВ La–Sr-СИСТЕМЫ
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
E-mail: linnikal@mail.ru
Методом совместного осаждения с использованием многократного холодного
изостатического прессования при давлении 1 GPa синтезированы однофазные на-
нопорошки манганита состава La0.52Sr0.28Mn1.2O3 со средним размером кристал-
литов 30, 60 и 200 nm. Показано, что размер кристаллитов оказывает существен-
ное влияние на электрические и магнитные свойства исследованных образцов – с
уменьшением размера частиц увеличивается на порядки электросопротивление,
существенно снижается температура Кюри и уширяются пики магнитной вос-
приимчивости. Проведено сопоставление электрических и магнитных свойств
компактированных и керамических образцов. Обнаружено, что компактирован-
ные образцы исходных порошков демонстрируют нормальный (обычный) магнит-
ный гистерезис, в то время как керамические образцы, полученные спеканием
«компактов» при 1270 K, проявляют «аномальный» магнитный гистерезис. Пред-
ложен механизм возникновения аномального гистерезиса.
Ключевые слова: манганиты, нанокристаллиты, удельное сопротивление, магнит-
ная восприимчивость, аномальный магнитный гистерезис
1. Введение
Исследование редкоземельных манганитов со структурой перовскита явля-
ется важным направлением физики твердого тела. Эти соединения интересны в
плане изучения взаимодействия между магнитными, электрическими и струк-
турными параметрами в сильнокоррелированных системах [1–3]. Природа маг-
нитных и электрических взаимодействий в этих материалах в настоящее время
не полностью понятна и является предметом широких дискуссий.
С практической точки зрения они интересны как материалы, проявляю-
щие колоссальное магнитосопротивление (КМС), которые можно использо-
вать в качестве записывающих и считывающих устройств магнитной записи
[4], высокочувствительных датчиков магнитного поля [5] и др. Переход от
микро- к нанокристаллическим объектам исследования, осуществленный на
рубеже столетий в области высоких технологий, привел к открытию качест-
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
63
венно новых свойств материалов и реализации принципиально новых инже-
нерных решений. Поэтому одним из важных направлений в современных
исследованиях манганитов является изучение размерного эффекта с различ-
ными типами и содержанием легирующих элементов [6–9].
Целью настоящей работы было получение однофазных материалов с раз-
личными размерами кристаллитов, изучение влияния размера частиц на
электрические и магнитные свойства и сравнение последних в компактиро-
ванных и керамических образцах.
2. Методика получения и исследования образцов
Стронцийзамещенные манганиты лантана выделяются среди других ман-
ганитов наибольшими температурами Кюри при довольно высоких значениях
магниторезистивного эффекта, что важно при практическом использовании
этих материалов [4,10]. Дополнительным фактором, усиливающим возможно-
сти применения таких манганитов, является наличие в них избыточного мар-
ганца, приводящее к увеличению магниторезистивного эффекта [11].
Нанокристаллические образцы манганита состава La0.52Sr0.28Mn1.2O3 со
средним размером кристаллитов 30 nm были получены методом совместно-
го осаждения растворов нитратов лантана (марки Ч) и марганца (ЧДА) в
растворе аммиака. Температура синтезирующего отжига составляла 870 K,
время синтеза – 15 h. Полноту синтеза определяли методами рентгенострук-
турного фазового и химического анализов. Рентгеновские исследования
проводили на установке ДРОН-3 в Cu Kα-излучении (рис. 1,a). Перед съем-
кой спрессованные порошки тщательно растирали для повышения точности
измерения. Результаты анализов не выявили других фаз, кроме перовскит-
ной. Средний размер кристаллитов определяли по данным микрофотогра-
фий, полученных с использованием ТЕМ на приборе GEM-100CX (рис. 1,б).
Далее материал был разделен на три части, две из которых подвергали тер-
мообработке при 1020 и 1270 K. Размер кристаллитов после термообработки
был установлен по данным микрофотосъемки на электронном микроскопе
JSM-6490LV. Средний размер кристаллитов в порошке, отожженном при
1020 K, составил 50–60 nm, а в отожженном при 1270 K – 200 nm.
а б
Рис. 1. Рентгенограмма (а) и микрофотография (б) образца манганита
La0.52Sr0.28Mn1.2O3 со средним размером кристаллитов ∼ 30 nm
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
64
При синтезе материала применя-
ли оригинальную методику, вклю-
чающую многократное холодное
изостатическое прессование при
давлении P = 1 GPa. Образцы для
измерения магнитных и электриче-
ских свойств получали прессовани-
ем порошков при P = 1.2 GPa.
Спрессованные образцы отжигали
при 620 K в течение 5 h для вырав-
нивания кислородной нестехиомет-
рии, что является общепринятой
процедурой при получении манга-
нитов. Отметим также, что после
отжига образцы медленно охлажда-
ли до комнатной температуры, что
способствовало установлению рав-
новесного состояния по кислороду. Последующий контроль массы не пока-
зал ее изменений, что подтверждает стехиометрию образцов по кислороду.
На втором этапе скомпактированные образцы дополнительно спекали 3 h
при 1270 K с целью формирования керамики. Затем образцы вновь отжигали
при 620 K. Как показала микрофотосъемка, после такой термообработки
размер кристаллитов во всех образцах составил ∼ 200 nm. Отметим, что
формирование керамики по данному методу происходит при температуре,
значительно более низкой, чем для обычной твердотельной технологии.
Электросопротивление образцов измеряли стандартным четырехзондо-
вым методом.
Начальную магнитную восприимчивость χ как «компактов», так и спе-
ченных образцов измеряли на индуктивно-частотной установке (рабочая
частота 5 MHz) модуляционным методом (частота модулирующего магнит-
ного поля 333 Hz, амплитуда – 4–10 Oe) [12].
Петли магнитного гистерезиса «компактов» и спеченных образцов запи-
сывали также с помощью индуктивно-частотной установки по изменению
резонансной частоты ΔF ∝ ΔM = f(H) [13] колебательного контура, в катуш-
ку которого помещали образец. Перемагничивание проводили в диапазоне
от –2 до +2 kOe.
3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
На рис. 2 приведены температурные зависимости удельного сопротивле-
ния ρ «компактов» (кривые 1–3) и керамики (кривые 4–6). Кривые 1, 2, 3 со-
ответствуют образцам с размером зерна 30, 60, 200 nm и демонстрируют
резкое увеличение сопротивления с уменьшением размера кристаллитов.
Наиболее вероятной причиной такого роста сопротивления является значи-
100 200 300 400
10–1
100
102
103
104
ρ,
Ω
·c
m
T, K
1
2
3
6
5
4
Рис. 2. Температурные зависимости
удельного сопротивления ρ компакти-
рованных (размер кристаллитов, nm: 1 –
30, 2 – 60, 3 – 200) и керамических (по-
лучены спеканием «компактов» при
температуре 1270 K, кривые 4–6) образ-
цов манганита La0.52Sr0.28Mn1.2O3
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
65
тельное увеличение числа межкристаллитных границ. Заметим также, что
кривые 1–3 в температурном диапазоне 77–300 K проявляют полупроводни-
ковый тип проводимости (Δρ/ΔΤ < 0), который обусловлен туннельными пе-
реходами носителей заряда между кристаллитами.
Возможными причинами большого увеличения сопротивления «компак-
тов» при уменьшении размера кристаллитов могут быть следующие: 1) ме-
жду кристаллитами существует только механический контакт, возникший
после компактирования образцов, но отсутствуют переходные зоны, кото-
рые появляются за счет температурной диффузии при отжиге «компактов»;
2) на поверхности кристаллитов образуются «магнитно-мертвые зоны» – ан-
тиферромагнитные или парамагнитные слои. В работах [14,15] методами
ЯМР и вторичной ионной масс-спектроскопии показано, что с уменьшением
размера кристаллитов происходит перераспределение катионов между объ-
емом кристаллита и его поверхностью. Это перераспределение является ре-
зультатом поверхностной сегрегации за счет электростатических сил (по-
верхностный отрицательный заряд должен быть скомпенсирован слоем по-
ложительно заряженных ионов Sr и Mn), а также упругих сил кристалличе-
ской решетки, возникающих из-за различия ионных радиусов La и Sr.
Обнаружено, что для состава La0.7Sr0.3MnO3 поверхность кристаллитов
(12 и 50–100 nm) характеризуется повышенным содержанием ионов Sr и Mn,
а их концентрация зависит от размера кристаллитов. Немагнитный слой
толщиной 2–4 nm может быть сформирован в результате увеличения кон-
центрации Sr и Mn в поверхностном слое до значений, соответствующих ан-
тиферромагнитному состоянию.
Существенное изменение сопротивления наблюдается также для керами-
ки. При этом кривые 4, 5, 6 соответствуют образцам с размером кристалли-
тов до спекания 30, 60, 200 nm. Поведение этих кривых свидетельствует о
другой причине заметного уменьшения сопротивления, а именно о возник-
новении переходных зон между кристаллитами в результате диффузионных
процессов при спекании компактированных образцов (керамизация). Из рис. 2
видно, что образцы с исходным размером зерна 30 и 60 nm, спрессованные в
«компакты» и подвергнутые спеканию при 1270 K, испытывают гораздо
большее изменение сопротивления, чем образцы с исходным размером кри-
сталлитов 200 nm. Это объясняется более сильным воздействием диффузи-
онных процессов ввиду большей площади соприкосновения наночастиц.
Причем эффект будет тем заметнее, чем меньше исходный размер зерна
(сравни кривые 1–3 и 4–6). Отметим, что в отличие от «компактов» (кривые
1–3), керамические образцы (кривые 4–6) в температурном диапазоне 77–
300 K демонстрируют металлический тип проводимости (Δρ/ΔΤ > 0) со
спин-поляризованным дрейфом носителей заряда.
Для измерения магнитной восприимчивости образцы помещали в вынос-
ную катушку индуктивности автодина, которая находилась в температурной
ячейке. Воздействие внешнего переменного магнитного поля (с частотой
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
66
330 Hz) приводит к изменению магнитного состояния образца, что является
модулируюшим сигналом для высокочастотной несущей автодина. Ампли-
туда этой модуляции пропорциональна магнитной восприимчивости иссле-
дуемого вещества (А ∝ χ), поэтому ход кривой A = f(Т) эквивалентен ходу
температурной зависимости восприимчивости χ(Т) (рис. 3). Из рисунка вид-
но, что величина χ(Т) существенно зависит от размера кристаллитов и с его
увеличением дает все более узкий пик и сдвигается в сторону высоких тем-
ператур. Более узкий пик χ(Т) для «компакта» с размером кристаллитов 200 nm
свидетельствует о высокой однородности данного образца. Точка Кюри, оп-
ределенная по правому склону пика χ(Т), для этого образца составляет ∼ 370 K.
По фазовой диаграмме системы La–Sr такое значение температуры Кюри
соответствует составу с отношением La/Sr = 1.86, что согласуется с отноше-
нием La/Sr для исследуемого состава. Таким образом, результаты экспери-
мента подтверждают, что размер кристаллитов 200 nm превышает размер,
для которого объект считается макроскопическим.
350 370
300 320 340 360 380
0
10
20
30
χ,
a
rb
. u
ni
ts
T, K
4
5
χ,
a
rb
. u
ni
ts
T, K
1
2
3
С другой стороны, сравнительно широкие пики χ(Т) для «компактов» с
размером кристаллитов 60 nm и, особенно, 30 nm свидетельствуют о явном
размерном эффекте. Температуры Кюри, определенные по правому склону
данных пиков, дают значения соответственно 350 и 340 K, что заметно ниже
370 K, и подтверждают обнаруженный размерный эффект. Одной из воз-
можных причин снижения температуры Кюри и уширения пиков восприим-
чивости является дисперсия размера кристаллитов, которая приводит к раз-
ным температурам Кюри для разных кристаллитов и, как следствие, ушире-
нию пиков χ(Т). В работе [16] показано, что максимальное значение коэрци-
тивной силы для данного состава наблюдается при размере кристаллитов
60–70 nm, что говорит о достижении критического размера, при котором
частица переходит в однодоменное состояние. При дальнейшем уменьше-
нии размера кристаллитов снижается энергия одноосной анизотропии и воз-
растает роль тепловых флуктуаций, что приближает такие объекты к со-
стоянию суперпарамагнетизма [17]. При этом с уменьшением размера час-
тиц снижается температура Кюри. Таким образом, можно заключить, что
уже при данных размерах кристаллитов проявляется размерный эффект.
Рис. 3. Температурные зависимости
начальной магнитной восприимчиво-
сти χ компактированных образцов
манганита La0.52Sr0.28Mn1.2O3 с разме-
ром кристаллитов, nm: 1 – 30, 2 – 60, 3 –
200. На вставке представлен вид χ(T)
для керамических образцов, получен-
ных спеканием «компактов» с исход-
ным размером кристаллитов, nm: 4 –
30, 5 – 200
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
67
Второй возможной причиной уменьшения температуры Кюри в «компак-
тах» с зерном 30–60 nm является упоминавшееся выше сложное строение
кристаллитов, состоящих из ферромагнитного ядра и антиферромагнитной
(парамагнитной) оболочки [14,15]. При наномасштабных размерах частиц
снижение концентрации Sr в центре кристаллита приводит к уменьшению
содержания Mn4+, а снижение концентрации Mn – к фрустрации косвенных
обменных взаимодействий Mn3+–O–Mn4+. Эти причины, а также увеличен-
ная степень неупорядоченности катионов в A-подрешетке [7] могут привес-
ти к снижению температуры Кюри в центре кристаллита. В то же время из-
быточная концентрация Sr и Mn на поверхности кристаллита приводит к об-
разованию магнитно-нейтральной антиферромагнитной оболочки.
Дополнительное спекание компактированных образцов при температуре
1270 K оказалось достаточным, чтобы образцы перешли в состояние кера-
мики. В частности, электросопротивление упало на порядки (см. рис. 2), а на
зависимости ρ(Т) наблюдается переход металл–полупроводник. На вставке
рис. 3 показаны пики χ(Т) керамических образцов, полученных после спека-
ния при 1270 K «компактов» с исходным размером кристаллитов 30 (4) и
200 nm (5). Видно, что оба пика χ(Т) наблюдаются при температуре 370 K и
резко сужены. Такое совмещение точек Кюри легко объяснить, если учесть,
что в результате спекания размер кристаллитов увеличился в обоих случаях
до макроскопического, что для данного состава образцов и должно дать точ-
ку Кюри ∼ 370 K. Резкое уменьшение ширины пиков χ(Т) свидетельствует
об очень высокой магнитной и структурной однородности исследованных
керамик. Об этом же говорят температурные зависимости сопротивления в
керамических образцах, проявляющие переход металл–полупроводник при
той же температуре, т.е. наблюдается корреляция между спиновым и заря-
довым состояниями.
Другой важный результат был получен в исследовании магнитного гисте-
резиса при перемагничивании компактированных и керамических образцов
с начальным размером кристаллитов 30 и 200 nm. На рис. 4 для значений
магнитного поля от –500 до +500 Oe при комнатной температуре приведены
полевые зависимости изменений резонансной частоты ΔF = f(H) колебатель-
ного контура, в катушку которого помещали образец. Величина отстройки
частоты пропорциональна величине намагничивания образца (ΔF ∝ ΔM) или
изменению энергии магнетика в магнитном поле, поэтому ход кривой ΔF =
= f(H) эквивалентен ходу кривой намагничивания M = f(H). Как видно, при
перемагничивании «компактов» гистерезис носит нормальный характер –
чтобы размагнитить образец после намагничивания в поле 2 kOe следует
приложить поле обратного направления (см. рис. 4,a).
После спекания картина резко изменяется. В больших магнитных полях
также наблюдается нормальный гистерезис. Однако в малых полях при раз-
магничивании магнитный момент образцов достигает минимума в том же
по направлению поле, что и при намагничивании (кривая размагничивания
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
68
400 200 0 200 400
0
2
4
4
6
8
Δ
F,
k
H
z
H, Oe
б
4
3
––
a
1
2
идет ниже кривой намагничивания, см. рис. 4,б). Такой «аномальный» гис-
терезис наблюдался нами ранее на аналогичных образцах, но полученных по
твердотельной технологии [13]. Появление «аномального» гистерезиса мы
связываем с возникновением переходных зон между кристаллитами при
спекании компактированных образцов. Эти зоны могут представлять собой
неоднородные области с измененным по содержанию ионов составом по
сравнению с самими кристаллитами, что приводит к различному направле-
нию намагниченности в кристаллитах и переходных зонах и является при-
чиной возникновения «аномального» магнитного гистерезиса. Возможный
механизм такого поведения – взаимодействие (обменная анизотропия) меж-
ду ферро- и антиферромагнитной фазами. Обменная анизотропия в погра-
ничной области, разделяющей две фазы, приводит к сдвигу петли гистерези-
са при намагничивании таких материалов в области низких температур [18].
4. Заключение
Таким образом, вышеприведенные результаты позволяют сделать сле-
дующие выводы.
1. Методом совместного осаждения при температуре 870 K удалось син-
тезировать однофазные образцы манганита состава La0.52Sr0.28Mn1.2O3 с ми-
нимальным размером кристаллитов 30 nm. При синтезе материала применя-
лась оригинальная методика, включающая многократное холодное изоста-
тическое прессование при давлении 1 GPa.
2. Установлено, что для компактированных образцов с уменьшением (от
200 до 30 nm) размера зерна заметно понижается (от 370 до 340 K) темпера-
тура Кюри и на порядки увеличивается электросопротивление. Температур-
Рис. 4. Изменение резонансной частоты
измерительного контура ΔF ∝ ΔM с ком-
пактированными (а) и керамическими (б)
образцами манганита La0.52Sr0.28Mn1.2O3
при изменении магнитного поля. «Ком-
пакты» с размером кристаллитов, nm: 1 –
30, 2 – 200. Керамика получена спекани-
ем «компактов» с исходным размером
кристаллитов, nm: 3 – 30, 4 – 200 Стрел-
ками показано направление изменения
магнитного поля
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
69
ная зависимость сопротивления в интервале 77–300 K имеет полупроводни-
ковый характер для всех образцов.
3. Обнаружено, что дополнительное спекание «компактов» (керамизация
образцов) при 1270 K приводит к увеличению размера кристаллитов до 200 nm,
смещает точку Кюри в область высоких температур, на порядки уменьшает
электросопротивление и изменяет характер температурной зависимости со-
противления в интервале 77–300 K с полупроводникового на металлический.
При температуре ∼ 370 K зависимость ρ(Т) испытывает переход металл–по-
лупроводник.
4. Установлено, что при перемагничивании компактированные образцы
проявляют нормальный гистерезис, а керамические – аномальный гистере-
зис как результат возникновения переходных зон между кристаллитами с
отличным от ядра кристаллитов составом.
1. Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Скрябин, УФН 171, 121 (2001).
2. М.Ю. Каган, К.И. Кугель, УФН 171, 577 (2001).
3. С.М. Дунаевский, ФТТ 46, 193 (2004).
4. Э.Л. Нагаев, УФН 166, 833 (1996).
5. E.L. Brosha, R. Mukundan, D.R. Brown, F.H. Garzon, J.H. Visser, M. Zanini,
Z. Zhou, E.M. Logotheris, Sensors and Actuators B69, 171 (2000).
6. N. Zhang, W. Ding, W. Zhong, D. Xing, Y. Du, Phys. Rev. B56, 8138 (1997).
7. С.В. Труханов, А.В. Труханов, С.Г. Степин, H. Szymczak, C.E. Botez, ФТТ 50, 849
(2008).
8. P. Dey, T.K. Nath, Phys. Rev. B73, 214425 (2006).
9. N. Das, P. Mondal, D. Bhattacharya, Phys. Rev. B74, 014410 (2006).
10. А.П. Носов, В.Г. Васильев, В.В. Устинов, Е.В. Владимирова, ФММ 93, № 2, 27
(2002).
11. В.П. Пащенко, В.К. Прокопенко, А.А. Шемяков, В.Н. Варюхин, В.Н. Деркаченко,
А.Д. Лойко, В.П. Дьяконов, Х. Шимчак, А. Гладчук, Металлофиз. новейшие тех-
нол. 22, № 12, 18 (2000).
12. В.Т. Довгий, А.И. Линник, В.И. Каменев, В.К. Прокопенко, В.И. Михайлов, В.А. Хох-
лов, А.М. Кадомцева, Т.А. Линник, Н.В. Давыдейко, Г.Г. Левченко, Письма в
ЖТФ 34, вып. 24, 8 (2008).
13. В.Т. Довгий, А.И. Линник, В.П. Пащенко, В.Н. Деркаченко, В.К. Прокопенко,
В.А. Турченко, Н.В. Давыдейко, Письма в ЖТФ 29, вып. 14, 81 (2003).
14. M.M. Savosta, V.N. Krivoruchko, I.A. Danilenko, V.Yu. Tarenkov, T.E. Konstan-
tinova, A.V. Borodin, and V.N. Varyukhin, Phys. Rev. B69, 024413 (2004).
15. Т.Е. Константинова, Г.Е. Шаталова, В.А. Ступак, И.А. Даниленко, Г.К. Волко-
ва, В.А. Глазунова, ФТВД 15, № 4, 29 (2005).
16. С.Ю. Прилипко, Г.Я. Акимов, Ю.Ф. Ревенко, В.Н. Варюхин, А.А. Новохацкая,
ФНТ 36, 452 (2010).
17. С.В. Вонсовский, Магнетизм, Наука, Москва (1971).
18. W.H. Meiklejohn, C.P. Bean, Phys. Rev. 105, 904 (1957).
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
70
В.Т. Довгий, О.I. Лінник, С.Ю. Приліпко, Г.Я. Акімов, Ю.Ф. Ревенко,
А.О. Новохацька, Т.О. Линнік, Н.В. Давидейко, В.Н. Спиридонов
ОСОБЛИВОСТІ МАГНІТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НАНОКРИСТАЛІЧНИХ
МАНГАНИТІВ Lа–Sr-СИСТЕМИ
Методом сумісного осадження з використанням багатократного холодного ізоста-
тичного пресування при тиску 1 GPa синтезовано однофазні нанопорошки ман-
ганіта складу La0.52Sr0.28Mn1.2O3 з середнім розміром кристалітів 30, 60 і 200 nm.
Показано, що розмір кристалітів має істотний вплив на електричні і магнітні вла-
стивості досліджених зразків – із зменшенням розміру частинок збільшується на
порядки електроопір, істотно знижується температура Кюрі, а також розширюють-
ся піки магнітної сприйнятливості. Проведено співставлення електричних і
магнітних властивостей компактованих і керамічних зразків. Виявлено, що компак-
товані зразки початкових порошків демонструють нормальний (звичайний)
магнітний гістерезис, тоді як керамічні зразки, отримані спіканням «компактів» при
1270 K, виявляють «аномальний» магнітний гістерезис. Запропоновано механізм
виникнення аномального гістерезису.
Ключові слова: манганіти, нанокристаліти, питомий опір, магнітна сприйнят-
ливість, аномальний магнітний гістерезис
V.T. Dovgii, A.I. Linnik, S.Yu. Prylypko, G.Ya. Akimov, Yu.F. Revenko,
A.A. Novohatskaya, T.A. Linnik, N.V. Davydeiko, V.N. Spiridonov
PECULIARITIES OF MAGNETIC PROPERTIES OF NANOCRYSTALLINE
La–Sr MANGANITES
Single-phase nanometric powders of manganite La0.52Sr0.28Mn1.2O3 with the average
grain size 30, 60 and 200 nm were synthesized by method of co-precipitation of salts. The
method of the multiple cold isostatic pressing at a pressure of 1GPa was used for the
synthesis. It is shown that the grain size significantly influences electric and magnetic
properties of the samples under investigation. Electroresistance becomes several orders of
magnitude more and the Curie temperature significantly decreases, and the magnetic sus-
ceptibility peaks become broader when grain size decreases. It is revealed that the com-
pacts of initial powders show a normal (usual) magnetic hysteresis, while the ceramic
samples obtained by sintering «compacts» at 1270 K show an «abnormal» magnetic hys-
teresis.
Keywords: manganites, nanocrystallites, specific resistance, magnetic susceptibility, ab-
normal magnetic hysteresis
Fig. 1. X-ray pattern (a) and microphoto (б) of manganite sample La0.52Sr0.28Mn1.2O3
with the average size of crystal grains ~ 30 nm
Fig. 2. Temperature dependences of specific resistance ρ of compacted (size of crystal
grains, nm: 1 – 30, 2 – 60, 3 – 200) and ceramic (obtained by sintering «compacts» at
1270 K, curves 4–6) manganite samples La0.52Sr0.28Mn1.2O3
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
71
Fig. 3. Temperature dependences of initial magnetic susceptibility χ for compacted man-
ganite samples La0.52Sr0.28Mn1.2O3 with the size of crystal grains, nm: 1 – 30, 2 – 60, 3 –
200. Insert shows a χ(T) type for ceramic samples obtained by sintering «compacts» with
the initial size of crystal grains, nm: 4 – 30, 5 – 200
Fig. 4. Change of resonant frequency of a measuring loop ΔF ∝ ΔM with compacted (а)
and ceramic (б) manganite samples La0.52Sr0.28Mn1.2O3 with magnetic field change.
«Compacts» are with the size of crystal grains, nm: 1 – 30, 2 – 200. The ceramics was
obtained by sintering «compacts» with the initial size of crystal grains, nm: 3 – 30, 4 –
200. The arrows show the direction of magnetic field change
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69415 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T18:22:30Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Довгий, В.Т. Линник, А.И. Прилипко, С.Ю. Акимов, Г.Я. Ревенко, Ю.Ф. Новохацкая, А.А. Линник, Т.А. Давыдейко, Н.В. Спиридонов, В.Н. 2014-10-12T18:45:03Z 2014-10-12T18:45:03Z 2011 Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы / В.Т. Довгий, А.И. Линник, С.Ю. Прилипко, Г.Я. Акимов, Ю.Ф. Ревенко, А.А. Новохацкая, Т.А. Линник, Н.В. Давыдейко, В.Н. Спиридонов // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 1. — С. 62-71. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 73.63.Bd, 75.30.Cr, 71.30.+h, 75.75.+a https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69415 Методом совместного осаждения с использованием многократного холодного изостатического прессования при давлении 1 GPa синтезированы однофазные нанопорошки манганита состава La₀.₅₂Sr₀.₂₈Mn₁.₂O₃ со средним размером кристаллитов 30, 60 и 200 nm. Показано, что размер кристаллитов оказывает существенное влияние на электрические и магнитные свойства исследованных образцов – с уменьшением размера частиц увеличивается на порядки электросопротивление, существенно снижается температура Кюри и уширяются пики магнитной восприимчивости. Проведено сопоставление электрических и магнитных свойств компактированных и керамических образцов. Обнаружено, что компактированные образцы исходных порошков демонстрируют нормальный (обычный) магнитный гистерезис, в то время как керамические образцы, полученные спеканием «компактов» при 1270 K, проявляют «аномальный» магнитный гистерезис. Предложен механизм возникновения аномального гистерезиса. Методом сумісного осадження з використанням багатократного холодного ізостатичного пресування при тиску 1 GPa синтезовано однофазні нанопорошки манганіта складу La₀.₅₂Sr₀.₂₈Mn₁.₂O₃ з середнім розміром кристалітів 30, 60 і 200 nm. Показано, що розмір кристалітів має істотний вплив на електричні і магнітні властивості досліджених зразків – із зменшенням розміру частинок збільшується на порядки електроопір, істотно знижується температура Кюрі, а також розширюються піки магнітної сприйнятливості. Проведено співставлення електричних і магнітних властивостей компактованих і керамічних зразків. Виявлено, що компактовані зразки початкових порошків демонструють нормальний (звичайний) магнітний гістерезис, тоді як керамічні зразки, отримані спіканням «компактів» при 1270 K, виявляють «аномальний» магнітний гістерезис. Запропоновано механізм виникнення аномального гістерезису. Single-phase nanometric powders of manganite La₀.₅₂Sr₀.₂₈Mn₁.₂O₃ with the average grain size 30, 60 and 200 nm were synthesized by method of co-precipitation of salts. The method of the multiple cold isostatic pressing at a pressure of 1GPa was used for the synthesis. It is shown that the grain size significantly influences electric and magnetic properties of the samples under investigation. Electroresistance becomes several orders of magnitude more and the Curie temperature significantly decreases, and the magnetic susceptibility peaks become broader when grain size decreases. It is revealed that the compacts of initial powders show a normal (usual) magnetic hysteresis, while the ceramic samples obtained by sintering «compacts» at 1270 K show an «abnormal» magnetic hysteresis. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы Особливості магнітних властивостей нанокристалічних манганитів Lа–Sr-системи Peculiarities of magnetic properties of nanocrystalline La–Sr manganites Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы Довгий, В.Т. Линник, А.И. Прилипко, С.Ю. Акимов, Г.Я. Ревенко, Ю.Ф. Новохацкая, А.А. Линник, Т.А. Давыдейко, Н.В. Спиридонов, В.Н. |
| title | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы |
| title_alt | Особливості магнітних властивостей нанокристалічних манганитів Lа–Sr-системи Peculiarities of magnetic properties of nanocrystalline La–Sr manganites |
| title_full | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы |
| title_fullStr | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы |
| title_full_unstemmed | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы |
| title_short | Особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов La-Sr-системы |
| title_sort | особенности магнитных свойств нанокристаллических манганитов la-sr-системы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69415 |
| work_keys_str_mv | AT dovgiivt osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT linnikai osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT prilipkosû osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT akimovgâ osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT revenkoûf osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT novohackaâaa osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT linnikta osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT davydeikonv osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT spiridonovvn osobennostimagnitnyhsvoistvnanokristalličeskihmanganitovlasrsistemy AT dovgiivt osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT linnikai osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT prilipkosû osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT akimovgâ osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT revenkoûf osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT novohackaâaa osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT linnikta osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT davydeikonv osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT spiridonovvn osoblivostímagnítnihvlastivosteinanokristalíčnihmanganitívlasrsistemi AT dovgiivt peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT linnikai peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT prilipkosû peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT akimovgâ peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT revenkoûf peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT novohackaâaa peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT linnikta peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT davydeikonv peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites AT spiridonovvn peculiaritiesofmagneticpropertiesofnanocrystallinelasrmanganites |