CТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, МАГНИТНЫЕ И РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ПЕРОВСКИТОВ. 1 Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка Объединенного института. - презентация

1 CТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, МАГНИТНЫЕ И РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ПЕРОВСКИТОВ. 1 Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка Объединенного института ядерных исследований, Дубна, ул. Жолио-Кюри 6, Дубна, ул. Жолио-Кюри 6, Российская Федерация. 2 Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины 83114, г. Донецк, ул. Р.Люксембург 72. Турченко В.А. 1, Пащенко В.П. 2, Пащенко А.В. 2, Прокопенко В.К. 2, Ревенко Ю.Ф. 2, Сычева В.Я. 2 Дубна – 2012 г.

2 АКТУАЛЬНОСТЬ. 2 Перспективы применения магниторезистивных редкоземельных манганитоперовскитов. - Colossal Magnetoresistance Sensor (Hewlett-Packart ) for Ln 1-y M y XO 3 ; - датчики магнитного поля и тока – пороговая чувствительность 1 мкЭ (фирма NVE CBMP); - датчики магнитного поля и тока [Solid State Phenomena, v. 154, (2009)]; - магниторезистивные датчики (фирма Honeywell); - четырёх - мегабитное энергонезависимое спин –туннельное магниторезистивное запоминающее устройство полупроводникового типа (фирма Motorola ); - катоды (SOFC) - твердотельных оксидных топливных элементов. (где Re - редкоземельный, Ме - двухвалентный катионы)(Re 1-x Me x ) 1-y Mn y O 3±δ 1994 г. – открытие МРЭ в La-Ca-MnO пленках Jin S., Tiefel T. H. et al. Appl. Phys. Lett. v. 64, (1994) – Jonker G. H., Van Santen J. H. Physica. Vol.16. (1950). Нагаев Э. Л., УФН, т. 166, (1996); C. М. Дунаевский, ФТТ, т. 46, (2004).

3 Мотивация Открытие колоссального магниторезистивного (MR) эффекта в манганит- лантановых перовскитах (Re 1-x Me x ) 1-y Mn y O 3±δ (где Re - редкоземельный, Ме - двухвалентный катионы) вызвало повышенный интерес к их исследованию [1] и возможности практического применения таких материалов в датчиках тока и магнитного поля [2]. [1] M.B. Salamon, M. Jaime Rev. Mod. Phys., Vol. 73, No. 3, P. 583 (2001). [2] В.П. Пащенко, Н.И. Носанов, А.А. Шемяков. Патент UA Бюл. 9 (2005). [3] E. Dagotto at el. Phys. Rep. 344, 1 (2001). [4] В.П. Дьяконов, В.П. Пащенко, Э.Е. Зубов и др. ФТТ, Т. 45, вып. 5, с. 870 (2003). Рис. 1. Фазовая диаграмма лантан- стронциевого манганита La 1-x Sr x MnO 3±δ [3] Рис. 2 Температурная зависимость МРЭ образцов La 1-x Mn 1+x O 3 с х= 0.1 (1), 0.2 (2), 0.3 (3) и 0.4 (4) в магнитном поле 8 kOe [4]

4 Цель работы – установление закономерностей и особенностей влияния редкоземельных ионов Sm на структуру, фазовые переходы, магнитные, резистивные и магниторезистивные свойства лантан-стронциевых манганитов со сверхстехиометрическим марганцем. Объект исследования – керамические дефектные твердые растворы на основе лантан-стронциевых манганитов со сверхстехиометрическим марганцем допированные ионами самария. Получение керамических образцов: Исходные компоненты марки ЧДА: La(OH) 3 ; Sm 2 O 3 ; SrCO 3 ; Mn 3 O 4. Твердофазный синтез: С. Керамика: La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ (x = 0 – 0.6; t сп = 1200 и С). 4

5 Методы исследования : Рентгеноструктурный (ДРОН – 2; Cu –Kα излучение); Магнитный: - на вибрационном магнитометре ( К, H = 0.1 Э, ν = 600 Гц); Резистивный четырехконтактный метод (в диапазоне температур К ); Магниторезистивный ΔR/R 0 ( К, H = 5 кЭ). 5

6 Структурные особенности допированных ионами самария лантан- стронциевых манганитов La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ (x= 0 – 0.6) 6 r XII (La 3+ )=1.36 År XII (Sm 3+ )=1.24 Å

7 Магнитные свойства керамики La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ (x= 0 – 0.6) 7 Наблюдается: - уменьшение значения температуры Кюри T c : 1)с ростом концентрации ионов Sm 2+ ; 2)с повышением температуры спекания; - в образцах x= 0.1 и 0.2 – ФМ и АФМ (при T N ~ 130 K) фазовые переходы; - уменьшение флуктуационной области фазового перехода ΔT c при повышении температуры спекания.

8 Резистивные свойства керамики La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ (x= 0 – 0.6) 8 С ростом концентрации ионов самария, наблюдается: 1.увеличение значения удельного сопротивления; 2.смещение T ms в область низких температур; После дополнительного спекания при С наблюдается: 1.уменьшение значения T ms ; (~5 – 10 K) 2.в образцах x= 0 – 0.2 увеличение резистивной неоднородности.

9 Магниторезистивные свойства керамики La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ (x= 0 – 0.6) 9 С ростом концентрации ионов Sm 2+, наблюдается: 1.рост величины МРЭ; 2.смещение пика МРЭ в область низких температур; После дополнительного спекания при С В образцах с ромбически искаженной перовскитовой структурой наблюдается рост величины МРЭ.

10 ВЫВОДЫ. 10 Уменьшение объема элементарной ячейки керамических образцов La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ, с ростом х, объяснено меньшим радиусом ионов Sm 3+, замещающих ионы La 3+. Установлено изменение типа кристаллической структуры от ромбоэдрического (R-3c) к ромбическому (Pnma) с ростом концентрации ионов самария в твердых растворах La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ (x=0 – 0.6). Уменьшение температуры Кюри T c и ширины флуктуационной области фазового перехода ферро-парамагнетик в керамических образцах спеченных при С связано с влиянием большей концентрации анионных вакансий. Увеличение удельного сопротивления керамических образцов La 0.6-x Sm x Sr 0.3 Mn 1.1 O 3±δ, при замещении La 3+ ионами Sm 3+, обусловленно ослаблением высокочастотного сверхобмена Mn 3+ Mn 4+ и отклонением соотношения Mn 3+ / Mn 4+ от его оптимального значения при изменении дефектности кристаллической решетки. Пик магниторезистивного эффекта смещается в область низких температур, а его величина возрастает с ростом концентрации ионов самария.

11 Спасибо за внимание!