ЯМР спектроскопія неоднорідного феромагнітного стану манганітів

Сравнительные исследования спектров ЯМР и ядерной спин-спиновой релаксации ядер 55Mn нанопорошков манганита La0.7Sr0.3MnO3 с разным размером частиц (50-200 нм и 12 нм) позволили определить, что в образце с крупными кристаллитами в широком интервале температур сосуществуют две локальные ферромагнитные фазы с разной динамикой магнитных спинов. В свою очередь, в образце с мелкими кристаллитами установлено существование только одного ферромагнитного состояния, которое характеризуется замедленным движением носителей заряда и ослабленным двойным обменом. Результаты исследований показывают, что устойчивость ферромагнитного состояния манганитов лантана может быть ограничена снизу характерным минимальным масштабом (~10 нм).

В результате исследования магнитных, транспортных и резонансных (ЯМР) свойств серии самодопированных манганитов лантана LaxMnO3 (х=1.0, 0.97, 0.94, 0.90, 0.815) при нормальных и высоких давлениях показано, что при увеличении степени нестехиометрии образцы становятся более магнитно-упорядоченными и меняют характер проводимости от полупроводникового (dс/dТ<0) к металлическому (dс/dТ>0) при низких температурах. Высокое гидростатическое давление (~12кбар) вызывает переход образца с х=0.94 из полупроводникового в металлическое состояние. Полученные барические коэффициенты dТС/dP: 1.44К/кбар, 2.3К/кбар и 2.1К/кбар при х=0.94, 0.90 и 0.815, соответственно, близки к dТС/dP, полученным для допированных составов. Обнаружена корреляция резонансных и транспортных свойств исследованной серии образцов.

Детальный анализ изменения транспортных свойств серии самодопированных манганитов лантана LaxMnO3 (x=1.0; 0.97; 0.94; 0.90 и 0.815) при увеличении внешнего гидростатического давления позволил определить, что для образцов с х=1.0; 0.97 и 0.94 транспортные свойства при низких температурах определяются в основном эффектом спин-зависимого туннелирования носителей заряда; для образцов с х=0.90 и 0.815 транспортные свойства при низких температурах описаны в рамках простой перколяционной модели, параметры для расчета которой взяты из экспериментальных данных магнитных, транспортных и резонансных исследований. Установлено, что для образцов с х=0.90 и 0.815 при высоких давлениях основной причиной возрастания проводимости является не увеличение объема фазы, обладающей металлическим типом проводимости, а уменьшение величины удельного сопротивления данной фазы.

Ключевые слова: манганиты, магнитные свойства, ЯМР, фазовая сепарация, нанопорошки.

Summary

Mazur A.S. NMR spectroscopy of inhomogeneous ferromagnetic state of manganites. -- Manuscript.

Thesis for a competition of candidate sciece degree in physics and mathematics in specialty 01.04.11 - magnetism. - Dоnetsk Institute for Physics and Engineering named after O.O. Galkin of the National Academy of Sciences of Ukraine, Donetsk, 2008.

The work is devoted to experimental research of the inhomogeneous ferromagnetic state of manganites La1-xSrxMnO3+д with the aim of establishment of the ferromagnetic insulating state, physics of which is not described within the framework of base conception of double exchange. Is it shown that the basic ferromagnetic state of series of the polycrystalline samples La1-xSrxMnO3+д (х=0, 0.075 and 0.125) at low temperatures is inhomogeneous and consists of two phases, each of which is characterized by the own type of conductivity the ferromagnetic conducting and ferromagnetic insulating. It is shown that each of coexisting phases, are also inhomogeneous and can be divide into two phases different in terms of the local hyperfine interactions. It is found, that at decrease to the nanopowders size of the systems La0.7Sr0.3MnO3 there is a limit (~10 нм), less which phase separation of ferromagnetic metallic phase is not observed. Is it shown that form of specific resistance temperature dependence of the samples LaxMnO3+д strongly depends on the width of magnetic transition (temperature range of volumes redistribution of paramagnetic/antiferromagnetic and ferromagnetic phases). In addition, the increases of external high hydrostatical pressure significantly decrease the size of ferromagnetic conducting phase specific resistance and poorly increase the volume of this phase.

Keywords: manganites, magnetic properties, NMR, phase separation, nanopowders.

Размещено на Allbest.ru