КОЛОСАЛЬНИЙ МАГНІТООПІР ТА ПРИЧИНИ ЙОГО ВИНИКНЕННЯ

Колосальний магнітоопір було виявлено в магнітних напівпровідниках:

¨ епітаксіальних тонких плівках La-Ca-Mn-O ( ~108% при 4,2К),

¨ масивних зразках з'єднань (La, Y, Ca)Mn₃ ( ~105% при 77 К і 103% при 300 К),

¨ антиферомагнітних напівпровідниках EuTe і EuSe ( ~1011% при низьких температурах).

Значний інтерес являють собою матеріали типу (La,Ca)Mn₃, у яких колосальний магнітоопір спостерігається при кімнатних температурах. У них тривалентні іони лантану La³⁺ заміщаються двовалентними іонами кальцію Ca²⁺. Оскільки нелегований манганіт RMnO₃ є антиферомагнітним діелектриком, в той час як для сполук з кристалічними ґратками типу перовскіта R_1-xA_xMnO₃(R – рідкісноземельний іон (La, Pr, Nd...), A – іон лужноземельного елементу (Ca, Sr, Ba...)), починаючи з деякого x_c, стабільною є феромагнітна металічна фаза. Величина x_c залежить як від сорту іонів R і А, так і від умов отримання матеріалу. У нелегованому манганіті всі іони марганцю перебувають у валентному стані 3+, а антиферомагнетизм є результатом непрямого обміну між магнітними катіонами Mn³⁺ через аніон кисню. Заміщення тривалентних рідкісноземельних іонів на двовалентні лужноземельні призводить до того, що частина іонів марганцю переходить в стан 4+. Поява феромагнетизму у легованих перовскітах-манганітах спричинена так званим подвійним обміном саме між різновалентними іонами марганцю (Mn³⁺ і Mn⁴⁺).

Таким чином при виникненні змішаного валентного стану можливе збереження зарядового балансу у вигляді послідовності іонів Mn³⁺/Mn⁴⁺ у кристалічних ґратках типу перовскіта.

При ввімкненні електричного поля електрони можуть перескакувати від одного іона Mn до іншого, тому у вузькій 3d-зоні утворюється діркова провідність, дуже чутлива до орієнтації спінів сусідніх іонів. Гігантський магнітоопір в цих матеріалах можна пояснити на основі моделі, у якій передбачається, що у вихідному стані при H = 0 носії струму "замкнені" у високопровідних феромагнітних областях, які оточені ізолюючою антиферомагнітною фазою. Під дією магнітного поля збільшуються розміри феромагнітних областей, відбувається їх перекривання, а потім весь зразок заповнюється високопровідною феромагнітною фазою. У результаті носії струму одержують можливість вільно переміщуватися через кристал, а опір різко зменшується, тобто виникає колосальний магнітоопір.

В інших матеріалах (La,Tb,Ca)Mn₃ також виникає гетерогенна магнітна структура завдяки тому, що електрон-фононна взаємодія локалізує носії струму в межах малих феромагнітних областей - кластерів з розмірами порядку декількох нанометрів. Ці кластери оточені парамагнітною матрицею, що є ізолятором або високоомним напівпровідником. Феромагнітна фаза, навпаки, є високопровідною. При ввімкненні і наступному рості магнітного поля обсяг феромагнітних кластерів також починає рости, потім вони дотикаються один з одним і весь зразок стає феромагнітним. Це приводить до колосального зменшення електричного опору від високих значень характерних для ізолятора до низьких значень цієї величини в металах.

Дослідження останніх років головним чином спрямовані на пошук шляхів підвищення магнітоопору в області кімнатних температур.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ПОЯСНЕННЯ ГІГАНТСЬКОГО МАГНІТНООПОРУ НА ОСНОВІ ЗОННОЇ ТЕОРІЇ	\|	В. Інші потреби суспільства щодо інформації.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.