Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри
Методом туннельной спектроскопии исследовано влияние температуры на энергетический спектр манганита La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ (LCMO). Методом тунельної спектроскопії досліджено вплив температури на енергетичний спектр манганіту La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ (LCMO). The effect of temperature on energy spectrum of the La₂/₃Ca₁...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2013
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69605 |
| 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: | Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри / В.А. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Н. Криворучко, В.Ю. Таренков // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 1. — С. 37-44. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69605 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бойченко, В.А. Дьяченко, А.И. Криворучко, В.Н. Таренков, В.Ю. 2014-10-17T06:58:33Z 2014-10-17T06:58:33Z 2013 Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри / В.А. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Н. Криворучко, В.Ю. Таренков // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 1. — С. 37-44. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 71.27.+a, 71.38.+I, 75.50.Ce https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69605 Методом туннельной спектроскопии исследовано влияние температуры на энергетический спектр манганита La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ (LCMO). Методом тунельної спектроскопії досліджено вплив температури на енергетичний спектр манганіту La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ (LCMO). The effect of temperature on energy spectrum of the La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ manganite (LCMO) was investigated using tunneling spectroscopy. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри Tunneling effect in the MgB₂/LCMO junction: suppression of the conduction band of a manganite at T → TC Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри |
| spellingShingle |
Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри Бойченко, В.А. Дьяченко, А.И. Криворучко, В.Н. Таренков, В.Ю. |
| title_short |
Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри |
| title_full |
Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри |
| title_fullStr |
Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри |
| title_full_unstemmed |
Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри |
| title_sort |
туннельный эффект в контактах mgb₂/lcmo: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры кюри |
| author |
Бойченко, В.А. Дьяченко, А.И. Криворучко, В.Н. Таренков, В.Ю. |
| author_facet |
Бойченко, В.А. Дьяченко, А.И. Криворучко, В.Н. Таренков, В.Ю. |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика и техника высоких давлений |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Tunneling effect in the MgB₂/LCMO junction: suppression of the conduction band of a manganite at T → TC |
| description |
Методом туннельной спектроскопии исследовано влияние температуры на энергетический спектр манганита La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ (LCMO).
Методом тунельної спектроскопії досліджено вплив температури на енергетичний спектр манганіту La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ (LCMO).
The effect of temperature on energy spectrum of the La₂/₃Ca₁/₃MnO₃ manganite (LCMO) was investigated using tunneling spectroscopy.
|
| issn |
0868-5924 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69605 |
| citation_txt |
Туннельный эффект в контактах MgB₂/LCMO: подавление зоны проводимости манганита при температуре порядка температуры Кюри / В.А. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Н. Криворучко, В.Ю. Таренков // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 1. — С. 37-44. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT boičenkova tunnelʹnyiéffektvkontaktahmgb2lcmopodavleniezonyprovodimostimanganitapritemperatureporâdkatemperaturykûri AT dʹâčenkoai tunnelʹnyiéffektvkontaktahmgb2lcmopodavleniezonyprovodimostimanganitapritemperatureporâdkatemperaturykûri AT krivoručkovn tunnelʹnyiéffektvkontaktahmgb2lcmopodavleniezonyprovodimostimanganitapritemperatureporâdkatemperaturykûri AT tarenkovvû tunnelʹnyiéffektvkontaktahmgb2lcmopodavleniezonyprovodimostimanganitapritemperatureporâdkatemperaturykûri AT boičenkova tunnelingeffectinthemgb2lcmojunctionsuppressionoftheconductionbandofamanganiteatttc AT dʹâčenkoai tunnelingeffectinthemgb2lcmojunctionsuppressionoftheconductionbandofamanganiteatttc AT krivoručkovn tunnelingeffectinthemgb2lcmojunctionsuppressionoftheconductionbandofamanganiteatttc AT tarenkovvû tunnelingeffectinthemgb2lcmojunctionsuppressionoftheconductionbandofamanganiteatttc |
| first_indexed |
2025-11-26T22:37:33Z |
| last_indexed |
2025-11-26T22:37:33Z |
| _version_ |
1850778618175684608 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
© В.А. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Н. Криворучко, В.Ю. Таренков, 2013
PACS: 71.27.+a, 71.38.+I, 75.50.Ce
В.А. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Н. Криворучко, В.Ю. Таренков
ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ В КОНТАКТАХ MgB2/LCMO:
ПОДАВЛЕНИЕ ЗОНЫ ПРОВОДИМОСТИ МАНГАНИТА
ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ПОРЯДКА ТЕМПЕРАТУРЫ КЮРИ
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
Статья поступила в редакцию 27 ноября 2012 года
Методом туннельной спектроскопии исследовано влияние температуры на энер-
гетический спектр манганита La2/3Ca1/3MnO3 (LCMO). Туннельные контакты
MgB2/LCMO приготовлены на частично обескислороженном тонком (d ≤ 50 Å)
поверхностном слое кристаллов манганита с локальной температурой Кюри *
CT ≈
≈ 150 K, меньшей объемной температуры Кюри (TC = 250 K) LCMO. Это позволи-
ло проследить за температурным изменением электронного спектра манганита
вплоть до температуры перехода металл−диэлектрик при сохранении металличе-
ской проводимости обкладок туннельного контакта MgB2/LCMO. В результате
обнаружено резкое подавление (коллапс) состояний зоны ge↑ манганита при тем-
пературе перехода металл–диэлектрик. Сравнение с данными оптической спек-
троскопии показывает, что причина явления в том, что электроны проводимости
LCMO, выпадающие из когерентной зонной динамики при T ≈ TC , локализуются,
образуя ковалентные связи с ионами кислорода в диапазоне энергий от −2 до −8 eV,
т.е. существенно ниже уровня Ферми.
Ключевые слова: манганиты, эффект колоссального магнитного сопротивления,
зонная структура, туннельный эффект
Методом тунельної спектроскопії досліджено вплив температури на енергетич-
ний спектр манганіту La2/3Ca1/3MnO3 (LCMO). Тунельні контакти MgB2/LCMO
були приготовлені на частково обезкисневому тонкому (d ≤ 50 Å) поверхневому
шарі кристалів манганіту з локальною температурою Кюрі *
CT ≈ 150 K, меншою
за об’ємну температуру Кюрі (TC = 250 K) LCMO. Це дозволило простежити за
температурною зміною електронного спектра манганіту включно до температу-
ри переходу метал−діелектрик при збереженні металевої провідності обкладок
тунельного контакту MgB2/LCMO. В результаті виявлено різке подавлення (ко-
лапс) станів зони ge↑ манганіту при температурі переходу метал−діелектрик.
Порівняння з даними оптичної спектроскопії показує, що причина явища в тому,
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
38
що електрони провідності LCMO, що випадають з когерентної зонної динаміки
при T ≈ TC , локалізуються, утворюючи ковалентні зв’язки з іонами кисню в діапа-
зоні енергій від −2 до −8 eV, тобто істотно нижче рівня Фермі.
Ключові слова: манганіти, ефект колосального магнітного опору, зонна структура,
тунельний ефект
Введение
Манганиты относятся к наиболее востребованным и хорошо изученным
сильнокоррелированным системам [1−3]. Их зонная структура обычно ана-
лизируется в рамках модели двойного обмена, которая не может количест-
венно воспроизвести наблюдаемые колоссальные изменения в проводимо-
сти при переходе через TC [1,2,4,5]. Наиболее известный подход к решению
проблемы был предложен в работе [5], где развита идея, что магнитный бес-
порядок в парамагнитной фазе (при T > TC), приводящий к сравнительно не-
большой локализации носителей, запускает процесс образования локализо-
ванных носителей (поляронов) за счет сильного электрон-фононного взаи-
модействия с участием эффекта Яна–Теллера. Конструктивно эта идея была
реализована группой Dagotto (см. работы [6−8] и приведенные там ссылки).
Для экспериментального анализа зонных спектров манганитов широко
используется туннельная методика [9−12]. Эффекты зонной структуры хо-
рошо проявляются в туннельной проводимости сильнокоррелированных
систем вопреки известному [13] «сокращению Харрисона». Дело в том, что
при туннелировании в манганиты, которые также являются сильнокоррели-
рованными металлами [3,4], «голый» электрон «одевается» соответствую-
щими виртуальными возбуждениями. Однако «сокращение Харрисона» [13]
относится только к «голому» электронному состоянию, и поэтому в данной
ситуации особенности зонной структуры в туннельной проводимости сохра-
няются. Согласно данным туннельной спектроскопии [9−12] и расчетам в
технике LDA и LDA+U [14−16] зона проводимости манганита представлена
состояниями ge↑ со спином «вверх», «хвосты» кислородных состояний 2O p
↑↓ не
достигают уровня Ферми, на который не выходят также состояния 2gt↑ со спи-
ном «вниз». Иными словами, с позиции туннельного эксперимента [11,12] ман-
ганиты лантана LCMO являются зонными половинными металлами.
В настоящей работе методом туннельной спектроскопии показано, что
даже чрезвычайно трудоемкие расчеты [6−8], ограниченные модифициро-
ванной (по [4,5]) схемой двойного обмена, не вскрывают подлинный харак-
тер изменения зонной структуры манганитов в окрестности температуры
Кюри TC. Эксперимент показал, что при переходе через точку TC зона про-
водимости ge↑ полностью подавляется, что объясняет колоссальное измене-
ние проводимости манганита в этой температурной области. Этот результат
согласуется с данными ARPES [17] и результатами оптических эксперимен-
тов [18,19].
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
39
Методика и результаты эксперимента
Туннельные контакты приготавливали с помощью техники скользящего
касания металлического электрода поверхности кристалла LCMO. В качест-
ве электрода использовали сверхпроводник MgB2 (TC = 37 K). В соответст-
вии с принципами электронной туннельной спектроскопии [13] туннельный
характер протекания тока в контактах MgB2/LCMO подтверждается наблю-
дением энергетической щели Δ ≈ 7 meV сверхпроводника MgB2 (рис. 1).
-40 -20 0 20 40
0.6
0.8
1.0
dI
/d
V,
n
.u
.
V, mV
Для приготовления образцов с крупными микрокристаллами LCMO керами-
ческий порошок La2/3Ca1/3MnO3, полученный по стандартной технологии, прес-
совали в виде пластинок размерами 0.1×1×10 mm под давлением P ~ 20 kbar.
Пластинки отжигали при температуре Т = 1300°С в течение 4 h, а затем − при Т =
= 1250°С еще в течение 2 h. В результате в пластинках возникала структура из
хорошо сформированных микрокристаллов LCMO с размерами 10–15 μm. Со-
гласно рентгеновскому анализу полученные образцы были однофазными с пара-
метрами решетки, соответствующими литературным данным [1,2].
Измерения транспортных характеристик манганита проводили по стандарт-
ной четырехзондовой схеме. Токовые и потенциальные контакты на пластин-
ках LCMO приготавливали нанесением серебряной пасты с последующим на-
гревом до 450°С, обеспечивающим диффузию серебра в поверхностный слой
образца. Такие контакты имели переходное сопротивление R□ ~ 10−8 Ω·cm2.
Колоссальный магниторезистивный эффект (относительное изменение δR/R(H)
сопротивления R(H) пластин в магнитном поле H) при температуре жидкого
азота и Н = 300 Oe составлял всего 0.3%, что указывает на несущественный
вклад контактов между гранулами в проводимость образцов.
Особенностью данной работы является то, что туннельные контакты
MgB2/LCMO (сопротивлением ~ 10 Ω) приготавливали не на очищенной по-
верхности кристалла LCMO, а на частично обескислороженном тонком (d ≤ 50 Å)
поверхностном слое кристалла, который имел локальную температуру *
CT ≈
≈ 150 K, много меньшую TC объема кристалла. В результате температурная
зависимость проводимости G(V = 0) контакта характеризовалась двумя осо-
Рис. 1. Энергетическая щель MgB2 в
спектре контакта MgB2/LCMO: ⎯ −
расчет, −♦− − эксперимент
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
40
бенностями – резким изменением
при T = *
CT и существенно более сла-
бым при T = TC (рис. 2).
В представляющей интерес окрест-
ности температуры перехода металл–
диэлектрик поверхностного слоя ман-
ганита (T ~ 150 K) объем кристалла
манганита (с температурой перехода
250 K) оставался в металлической фазе,
что обеспечивало подвод приложен-
ного электрического потенциала V
непосредственно к контакту MgB2–ди-
электрик–поверхностный слой LCMO.
Это позволило при повышении температуры детально проследить за изме-
нением зонной структуры манганита LCMO при переходе через точку *
CT
(рис. 3). Отметим, что температура *
CT = 150 K близка к температуре Кюри
пленок LCMO, которые исследовались в работе [9] методом сканирующего
туннельного микроскопа (СТМ). Но высокий уровень шума, характерный
для сканирующих микроскопов (сопротивление которых ~ 105 Ω), а также
дрожание острия микроскопа не позволили авторам [9,10] измерить прово-
димость контактов с достаточной точностью, чтобы обнаружить эффект по-
давления плотности состояний ge↑ при переходе через температуру Кюри.
Фактически измерялись характеристики, усредненные по записям и по пло-
щади контакта, при этом с изменением температуры удалось наблюдать из-
менение величины псевдощели (подавления плотности электронных со-
стояний в окрестности уровня Ферми) [9]. Наличие псевдощели характерно
для многих сильнокоррелированных металлических систем [3]. Наблюдение
такой псевдощели (рис. 4), как и сверхпроводящей энергетической щели MgB2,
–800 –400 0 400 800
0
0.03
0.06
G
, a
rb
. u
ni
ts
V, mV
1
2
3
4
5
6
7–12
Рис. 2. Температурная зависимость про-
водимости G(V = 0) контакта MgB2/LCMO
0 100 200 300
0
2
4
*
TC
TC
G
(0
),
ar
b.
u
ni
ts
T, K
Рис. 3. Зависимость про-
водимости G(V) = dI/dV
контакта MgB2/LCMO
при температурах T =
= 4.5 (1), 20 (2), 40 (3),
77 (4), 102 (5), 124 (6),
140, 187, 197, 232, 251,
269 (7–12) K
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
41
свидетельствует о туннельном характере прохождения тока. Согласно рис. 4,б
псевдощель в LCMO можно аппроксимировать зависимостью G(V) = G0(1 +
+ |V/ΔPG|γ), где параметры γ = 0.7 и ΔPG ≈ ≈ 140 meV, что соответствует дан-
ным, приведенным в работе [20].
Обсуждение результатов
Сравнение измеренной проводимости туннельных контактов MgB2/LCMO
со спектром СТМ [9] показано на вставке рис. 4,a. Как видим, для разных
спектроскопических методик наблюдается хорошее соответствие ширины
спектра ge↑ -зоны, но в отличие от данных СТМ высокая чувствительность
«классической» туннельной спектроскопии [13] и стабильность контактов
при изменении температуры позволили детально проследить за изменением
зонной структуры манганита при прохождении через *
CT (см. рис. 3). При пе-
реходе поверхностного слоя манганита в «диэлектрическую» фазу (T ≈ *
CT )
наблюдается коллапс ge↑ -зоны в полосе энергий −0.6 < eV < 0.6 eV (рис. 4).
Иными словами, при T ≈ *
CT манганит из состояния «половинного металла»
–800 –400 0 400 800
0.01
0.02
0.03
eg
бa
dI
/d
V,
a
rb
. u
ni
ts
V, mV
Рис. 4. Сравнение туннельных спектров контактов MgB2/LCMO (−○−) и Ag/LCMO
[11] (―). На вставках: a − туннельный спектр MgB2/LCMO (−△−) и данные СТМ
[9] (―); б − псевдощель в спектре контакта MgB2/LCMO при T = 28 K (пояснения в
тексте)
–300 0 300
0.6
0.9
1.2
dI
/d
V,
a
rb
. u
ni
ts
V, mV
–200 -100 0 100 200
0.90
0.99
dI
/d
V,
a
rb
. u
ni
ts
V, mV
–
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
42
переходит в «диэлектрическое» состояние скачком (рис. 4,a). Полученный
результат согласуется с данными фотоэмиссионной спектроскопии [17,21],
но противоречит недавним квантовомеханическим расчетам в рамках обоб-
щенной модели двойного обмена [6−8]. В частности, эксперимент (см. рис. 1)
демонстрирует нарушение «правила сумм» для плотности eg
↑-состояний
квазичастиц N(ε) ∝ GeV=ε:
(ε)dε constN
∞
−∞
=∫ ,
которое соблюдалось в расчетах [6−8] (реально эти расчеты ограничивались
окрестностью уровня Ферми в полосе ±2t, где t − матричный элемент перескока
в гамильтониане двойного обмена, 2t ~ 1 eV [1−3]). Согласно данным ARPES и
оптической спектроскопии [17,18] нарушение «правила сумм» обусловлено пе-
редачей при T → TC значительной доли спектрального веса зонных eg
↑-
состояний на квантовые состояния манганита, расположенные глубоко под
уровнем Ферми, чего обычная схема двойного обмена [5−7] не учитывает. В
соответствии с расчетами в схеме LDA [14−16] электроны проводимости
LCMO, выпадающие из зонной динамики, при T > *
CT могут локализоваться,
образуя ковалентные связи с ионами кислорода в районе энергий от −2 до −8 eV,
т.е. существенно ниже диапазона, охватываемого в модели двойного обмена.
Выводы
Таким образом, обнаруженный коллапс зоны проводимости манганита
при переходе через температуру Кюри (см. рис. 3) показывает, что в эффекте
колоссального магнитного сопротивления задействован значительно боль-
ший диапазон энергий, чем это принято в стандартной модели двойного об-
мена [1,2] и даже ее модифицированной схеме [6−8], которая учитывает
также антиферромагнитный обмен и решеточные эффекты Яна−Теллера [5].
Отсюда следует, что резкое увеличение сопротивления манганитов при T ≈
≈ TC объясняется не столько двойным обменом, участием в процессе ян-
теллеровских искажений и (или) упорядочением зарядового типа [1,6−8],
сколько эффектами сильных электронных корреляций [3]. В результате при
T ≥ TC реализуется передача состояний от уровня Ферми на глубину до 10 eV,
где размещаются состояния электрона, ковалентно связанного с кислородом
[2,14,15,17−19].
1. E. Dagotto, T. Hotta, A. Moreo, Phys. Rep. 344, 1 (2001).
2. В.М. Локтев, Ю.Г. Погорелов, ФНТ 26, 231 (2000).
3. Ю.А. Изюмов, В.И. Анисимов, Электронная структура соединений с сильными кор-
реляциями, Ижевский институт компьютерных исследований, Москва−Ижевск
(2008).
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
43
4. В.А. Гавричков, С.Г. Овчинников, И.А. Некрасов, З.В. Пчелкина, ЖЭТФ 139, 983
(2011).
5. A.J. Millis, P.B. Littlewood, B.I. Shraiman, Phys. Rev. Lett. 74, 5144 (1995).
6. Rong Yu, S. Dong, C. Şen, G. Alvarez, E. Dagotto, Phys. Rev. B77, 214434 (2008).
7. C. Şen, G. Alvarez, E. Dagotto, Phys. Rev. Lett. 105, 097203 (2010).
8. C. Şen, S. Liang, E. Dagotto, cond.-mat 1109.1797.pdf (2012).
9. S. Seiro, Y, Fasano, I. Maggio-Aprile, E. Koller, O. Kuffer, Ø. Fisher, Phys. Rev.
B77, 020407 (2008).
10. S. Seiro, Y. Fasano, I. Maggio-Aprile, E. Koller, R. Lortz, Ø. Fisher, Phys. Rev. B80,
100404 (2009).
11. В.А. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Н. Криворучко, В.Ю. Таренков, ФТВД 16, № 4,
115 (2006).
12. В.А. Бойченко, А.И. Дьяченко, В.Ю. Таренков, ФТВД 22, № 2, 54 (2012).
13. Е.Л. Вольф, Принципы электронной туннельной спектроскопии, Наукова дум-
ка, Киев (1990).
14. S. Satpathy, Z.S. Popović, F.R. Vukajlović, Phys. Rev. Lett. 76, 960 (1996).
15. W.E. Pickett, D.J. Singh, Phys. Rev. B53, 1146 (1996).
16. Chunlan Ma, Zhongqin Yang, S. Picozzi, J. Phys.: Condens. Matter 8, 7717 (2006).
17. A. Chikamatsu, H. Wadati, H. Kumigashira, M. Oshima, A. Fujimori, M. Lippma, K. Ono,
M. Kawasaki, and H. Koinuma, Phys. Rev. B76, 201103 (2007).
18. A. Rusydi, R. Rauer, G. Neuber, M. Bastjan, I. Mahns, S. Müller, P. Saichu, B. Schulz,
S.G. Singer, A.I. Lichtenstein, D. Qi, X. Gao, X. Yu, A.T.S. Wee, G. Stryganyuk, K. Dörr,
G.A. Sawatzky, S.L. Cooper, and M. Rübhausen, Phys. Rev. B78, 125110 (2008).
19. M. Aziz Majidi, Haibin Su, Yuan Ping Feng, M. Rübhausen, A. Rusydi, Phys. Rev.
B84, 075136 (2011).
20. J. Mitra, A.K. Raychaudhuri, Ya.M. Mukovskii, D. Shulyatev, Phys. Rev. B68, 134428
(2003).
21. J.-H. Park, E. Vescovo, H.-J. Kim, C. Kwon, R. Ramesh, T. Venkatesan, Nature (Lon-
don) 392, 794 (1998).
V.A. Boichenko, A.I. D’yachenko, V.N. Krivoruchko, V.Yu. Tarenkov
TUNNELING EFFECT IN THE MGB2/LCMO JUNCTION: SUPPRESSION
OF THE CONDUCTION BAND OF A MANGANITE AT T → TC
The effect of temperature on energy spectrum of the La2/3Ca1/3MnO3 manganite
(LCMO) was investigated using tunneling spectroscopy. Tunnel junctions of
MgB2/LCMO were prepared on partially deoxygenated (d ≤ 50 Å) thin surface layer of
manganite crystals with Curie temperature *
CT ≈ 150 K, that was lower of the temperature
TC = 250 K of the bulk LCMO. This allowed monitoring the temperature change of the
electronic spectrum of the manganite up to the temperature of the metal−insulator transi-
tion, while retaining metallic conductivity of the facings of the MgB2/LCMO tunnel
junction. As a result, sharp suppression (collapse) of states of ge↑ band manganite at the
metal−insulator transition temperature was observed. Comparison with the optical spec-
Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1
44
troscopy data shows that the cause of the phenomenon is that the conduction electrons of
LCMO, falling out of the coherent dynamics of the band at T ≈ TC, are localized and form
covalent bonds with the oxygen ions in the energy range from −2 to −8 eV, i.e. substan-
tially below the Fermi level. Therefore, the effect of colossal magnetic resistance in-
volved much wider energy range than that in the standard double-exchange model, which
also takes into account the antiferromagnetic exchange and lattice Jan−Teller effects. It
follows that the sharp increase in the resistance of the manganites at T ≈ TC reflects not
only double exchange, participation in the Jan−Teller distortion, charge ordering but
mostly the effects of strong electron correlations.
Keywords: manganites, effect of colossal magnetic resistance, band structure, tunnel effect
Fig. 1. MgB2 energy gap in the spectrum of MgB2/LCMO junction: ⎯ − calculation, −♦− −
experiment
Fig. 2. Temperature dependence of the conductance G(V = 0) of MgB2/LCMO junction
Fig. 3. Dependence of the conductance G(V) = dI/dV of the MgB2/LCMO junction at T =
= 4.5, 20, 40, 77, 102, 124, 140, 187, 197, 232, 251, 269 K
Fig. 4. Comparison of the tunneling spectra of MgB2/LCMO junction (−○−) and
Ag/LCMO [11] (―). The insets: a − tunneling spectrum of MgB2/LCMO (−△−) and
STM data [9] (―); б − pseudogap in the spectrum of MgB2/LCMO junction at T = 28 K
|