Влияние эффекта "старения" на магнитные и транспортные свойства пленок La₀,₅Sr₀,₅CoO₃₋δ, полученных лазерным напылением

Abstract

Проведены магнитные и транспортные исследования пленок La₀,₅Sr₀,₅CoO₃₋δ и La₀,₆₅Sr₀,₃₅CoO₃, полученных методом импульсного лазерного осаждения. Показано, что длительное "старение" (до одного года) пленок La₀,₅Sr₀,₅CoO₃₋δ приводит к уменьшению содержания кислорода на величину d ≈ 0,08. Образующийся дефицит кислорода сопровождается не только перераспределением заряда в разновалентных ионах кобальта, но также образованием топологического беспорядка в проводящем канале Co-O-Co благодаря накоплению кислородных вакансий. Наблюдаемый рост сопротивления при уменьшении темпеpатуpы более точно описывается в рамках модели слабой локализации носителей, а не термоактивационным механизмом проводимости. Кроме обычного ферромагнитного превращения при TC ≈ 240 К, в "состаренной" La₀,₅Sr₀,₅CoO₂,₉₂ пленке обнаружено дополнительное превращение при TM ≈ 50 К, характерное для магнитных переходов в спиновых стеклах. Анализ темпеpатуpного поведения удельного сопротивления пленок La₀,₅Sr₀,₅CoO₃ и La₀,₆₅Sr₀,₃₅CoO₃, находящихся в металлическом состоянии, показывает, что в дополнение к квадратичному члену, пропорциональному T², в темпеpатуpной зависимости сопротивления присутствует экспоненциальный член вида ∝exp (-T₀/T), связанный с появлением спиновой щели в проводящем канале при низких темпеpатуpах.

Magnetic and transport studies are carried out on laser-deposited films of La₀,₅Sr₀,₅CoO₃₋δ and La₀,₆₅Sr₀,₃₅CoO₃. It is shown that prolonged aging (for up to one year) of La₀,₅Sr₀,₅CoO₃₋δ films leads to a decrease of the oxygen concentration to a deficit δ≈0.08. The oxygen deficit that forms is accompanied not only by a redistribution of the charge between the cobalt ions of different valences but also by the formation of topological disorder in the Co–O–Co conducting channel as a result of the accumulation of oxygen vacancies. The observed growth of the resistivity with decreasing temperature is more accurately described in a model of weak localization of the carriers than by a thermally activated conduction mechanism. In addition to the usual ferromagnetic transition at TC≈240 K, in the “aged” La₀,₅Sr₀,₅CoO₂,₉₂ film an additional transition, typical of a magnetic transition in a spin glass, is observed at TM≈50 K. Analysis of the temperature behavior of the resistivity of La₀,₅Sr₀,₅CoO₃ and La₀,₆₅Sr₀,₃₅CoO₃ films found in the metallic state show that in addition to the quadratic term proportional to T2, the temperature dependence of the resistivity contains an exponential term of the form ∝exp(−T₀/T), which is due to the opening of a spin gap in the conducting channel at low temperatures.