Структура, фазовые переходы, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивные свойства Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6)

Abstract

Рентгеноструктурным, резистивным, магнитными (χас и ЯМР ⁵⁵Mn), магниторезистивным и электронномикроскопическим методами исследованы керамические образцы Pr ₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6). Показано, что с ростом концентрации x тип искажения элементарной ячейки изменяется от орторомбического (x = 0−0,2) к псевдокубическому (x = 0,4−0,6) и повышается дефектность структуры, содержащей анионные и катионные вакансии. Уменьшение температур фазовых переходов «металл–полупроводник» Tms и «ферро–парамагнетик» TС, повышение удельного сопротивления и энергии активации при росте x объяснено повышением концентрации вакансий, ослабляющих высокочастотный электронный двойной обмен Mn³⁺↔Mn⁴⁺. Для составов с повышенным содержанием неодима обнаружен переход в антиферромагнитное состояние при понижении температуры ниже 130 К. Наблюдается два вида магниторезистивного эффекта. Величина первого эффекта, который проявляется вблизи температур фазовых переходов Tms и TС, повышается с ростом концентрации x. Величина второго эффекта, обнаруженного в низкотемпературной области, превосходит значение первого. Построены фазовые диаграммы магнитного состояния, которые характеризуют сильную корреляционную взаимосвязь между составом, дефектностью структуры, фазовыми переходами и функциональными свойствами, в том числе магниторезистивным эффектом.

Рентгеноструктурним, резистивним, магнітними (χас та ЯМР 55Mn), магніторезистивним та електронномікроскопічним методами досліджено керамічні зразки Pr₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6). Показано, що із зростанням концентрації x тип спотворення елементарного осередку змінюється від орторомбічного (x = 0−0,2) до псевдокубічного (x = 0,4−0,6) і підвищується дефектність структури, що містить аніонні та катіонні вакансії. Зменшення температур фазових переходів «метал–напівпровідник» Tms та «феро–парамагнетик» TС, підвищення питомого опору і енергії активації при зростанні x пояснено підвищенням концентрації вакансій, що ослабляють високочастотний електронний подвійний обмін Mn³⁺↔Mn⁴⁺. Для складів з підвищеним вмістом неодима спостерігається перехід в антиферомагнітний стан при пониженні температури нижче 130 К. Спостерігається два види магніторезистивного ефекту. Величина першого ефекту, який проявляється поблизу температур фазових переходів Tms та TС, підвищується із зростанням концентрації x. Величина другого ефекту, який спостерігається в низькотемпературній області, перевершує значення першого. Побудовано фазові діаграми магнітного стану. Фазові діаграми характеризують сильний кореляційний взаємозв’язок між складом, дефектністю структури, фазовими переходами та функціональними властивостями, у тому числі магніторезистивним ефектом.

The ceramic sampels of Pr₀,₆−xNdxSr₀,₃Mn₁,₁O₃−δ (x = 0−0,6) were studied by the x-ray diffraction, resistive, magnetic (χас and ⁵⁵Mn NMR), magnetoresistive and electron microscopy methods. It is shown that with increasing concentration x the type of unit cell distortion changes from orthorhombic (x = 0–0.2) to pseudocubic one (x = 0.4–0.6), and the structure imperfection containing anion and cation vacancies is enhanced. Decreas in temperatures of the phase transitions “metal–semiconductor” Tms and “ferro–paramagnetic” TC, increases in resistivity and activation energy with increasing x may be explained by in increasing vacancy concentration, that diminishes the high-frequency electronic double exchange Mn³⁺↔Mn⁴⁺. It is found that compositions with a higher content of neodymium demonstrate the transition to an antiferromagnetic state at temperatures below 130 K. There are two types of magnetoresistive effect. The value of the first effect, which shows itself near the phase transition temperatures Tms and TC, increases with concentration x. The value of the second effect observed at low temperatures exceeds the first one. The phase diagrams of magnetic state are constructed. They describe the strong correlation relationship between composition, structure defects, phase transition and functional propertie, including the magnetoresistive effect.