C ТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, МАГНИТНЫЕ И РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА РЕДКОÐ

1. 1 Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка Объединенного института ядерных исследований, 141980 Дубна, ул. Жолио-Кюри 6, Российская Федерация. 2 Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАНУкраины 83114, г. Донецк, ул. Р.Люксембург 72. CТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, МАГНИТНЫЕ И РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ПЕРОВСКИТОВ. 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. 1950 – Jonker G. H., Van Santen J. H. Physica. Vol.16. (1950). 1994 г. –открытие МРЭ в La-Ca-MnO пленках Jin S., Tiefel T. H. et al. Appl. Phys. Lett. v. 64, (1994). Нагаев Э.Л., УФН, т.166, (1996); C. М.Дунаевский, ФТТ, т.46, (2004). (Re1-xMex)1-yMnyO3±δ (где Re - редкоземельный, Ме - двухвалентный катионы) Перспективы применения магниторезистивных редкоземельных манганитоперовскитов. • - Colossal Magnetoresistance Sensor (Hewlett-Packart ) for Ln1-yMyXO3; • - датчики магнитного поля и тока – пороговая чувствительность 1 мкЭ (фирма NVECBMP); • - 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 оксидныхтопливных элементов. 2

3. Мотивация Открытие колоссального магниторезистивного (MR) эффекта в манганит-лантановых перовскитах (Re1-xMex)1-yMnyO3±δ (где Re - редкоземельный, Ме - двухвалентный катионы) вызвало повышенный интерес к их исследованию [1] и возможности практического применения таких материаловв датчиках тока и магнитного поля [2]. Рис. 1. Фазовая диаграмма лантан-стронциевого манганита La1-xSrxMnO3±δ [3] Рис. 2 Температурная зависимость МРЭ образцов La1-xMn1+xO3с х= 0.1 (1), 0.2 (2), 0.3 (3) и 0.4 (4) в магнитном поле 8 kOe[4] [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 № 45153. 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).

4. Получение керамических образцов: Исходные компонентымарки “ЧДА”: La(OH)3; Sm2O3; SrCO3; Mn3O4. Твердофазный синтез:10000С. Керамика: La0.6-xSmxSr0.3Mn1.1O3±δ (x= 0 – 0.6; tсп = 1200 и 1400 0С). 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 манганитовсо сверхстехиометрическим марганцем допированные ионами самария. 4

5. Методы исследования: Рентгеноструктурный (ДРОН – 2; Cu –Kαизлучение); Магнитный: - на вибрационном магнитометре (77-400 К,H = 0.1 Э, ν = 600 Гц); Резистивный четырехконтактный метод (в диапазоне температур 77-400 К ); Магниторезистивный ΔR/R0 (77-400 К,H = 5 кЭ). 5

6. Структурные особенности допированных ионами самария лантан-стронциевых манганитов La0.6-xSmxSr0.3Mn 1.1 O3±δ(x= 0 – 0.6) rXII(La3+)=1.36 Å rXII(Sm3+)=1.24 Å 6

7. Магнитные свойства керамики La0.6-xSmxSr0.3Mn1.1O3±δ(x= 0 – 0.6) • Наблюдается: • - уменьшение значения температуры Кюри Tc: • с ростом концентрации ионов Sm2+; • с повышением температуры спекания; • - в образцах x= 0.1 и 0.2 – ФМ и АФМ (при TN~130 K) • фазовые переходы; • - уменьшение флуктуационной области фазового • перехода ΔTcпри повышении температуры спекания. 7

8. Резистивные свойства керамики La0.6-xSmxSr0.3Mn 1.1 O3±δ(x= 0 – 0.6) • С ростом концентрации ионов самария, наблюдается: • увеличение значения удельного сопротивления; • смещение Tmsв область низких температур; • После дополнительного спекания при 14000С наблюдается: • уменьшение значения Tms; (~5 – 10 K) • в образцах x= 0 – 0.2 увеличение резистивной неоднородности. 8

9. Магниторезистивные свойства керамики La0.6-xSmxSr0.3Mn 1.1 O3±δ(x= 0 – 0.6) • С ростом концентрации ионов Sm2+, • наблюдается: • рост величины МРЭ; • смещение пика МРЭ в область низких • температур; • После дополнительного спекания при 14000С • В образцах с ромбически искаженной • перовскитовой структурой наблюдается • рост величины МРЭ. 9

10. ВЫВОДЫ. • Уменьшение объема элементарной ячейки керамических образцов La0.6-xSmxSr0.3Mn1.1O3±δ, с ростом х, объяснено меньшим радиусом ионов Sm3+, замещающих ионы La3+. • Установлено изменение типа кристаллической структуры от ромбоэдрического (R-3c) к ромбическому (Pnma) с ростом концентрации ионов самария в твердых растворах La0.6-xSmxSr0.3Mn1.1O3±δ(x=0 – 0.6). • Уменьшение температуры Кюри Tcи ширины флуктуационной области фазового перехода ферро-парамагнетик в керамических образцах спеченных при 14000С связано с влиянием большей концентрации анионных вакансий. • Увеличение удельного сопротивления керамических образцов La0.6-xSmxSr0.3Mn1.1O3±δ, при замещении La3+ ионами Sm3+, обусловленно ослаблением высокочастотного сверхобмена Mn3+ ↔ Mn4+ и отклонением соотношения Mn3+ / Mn4+ 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. 10

11. Спасибо за внимание!