Особенности акустических и магнитных свойств манганитов лантана состава La0,825Sr0,175MnO3.
Лаборатория резонансных явлений.
Руководитель: д.ф.-м.н. Х.Г. Богданова.
Выполнены исследования акустических, магнитных и электрических свойств и данные рентгеновского микроанализа монокристаллического образца La0,825Sr0,175MnO3. Для акустических исследований был разработан импульсный акустический спектрометр с частотой заполнения импульсов 770 МГц. Обнаружены аномалии коэффициентов затухания и скорости звука вблизи 300, 200 К и температуры Кюри Тс(283К), где существует эффект колоссального магнитосопротивления.
Подтверждено влияние поля на магнитную текстуру манганитов лантана при охлаждении ниже Тс, которое ранее наблюдалось на образцах другого состава. Кроме того, обнаружен участок аномального поведения магнитной восприимчивости для незакрепленного образца. Обнаружено значительное уменьшение сопротивления ниже Тс, имеющее гистерезисный характер в области (200-180) К.
Магнитные исследования проводились на SQUID-магнитометре фирмы Quantum Design. Кривая температурной зависимости намагниченности 
, снятая при Н = 0,2 Т, представлены на рис.1.
Ниже Т0 = 140 К она расщеплена. Ее верхний участок соответствует 
для образца, охлажденного в поле H=0,2T, а нижний – H=0. Указанное расщепление обусловлено магнитной текстурой. Движение по нижнему участку обратимо при смене нагрева на охлаждение в диапа зоне Т = 140 К . При нагреве выше T= 140 K происходит переключение на верхнюю кривую.
Рис.1.
Это означает, что Т = 140 К и есть температура, выше которой поле Н = 0,2 Т блокирует образование магнитной текстуры.
На низкополевой (Н = 0,2 Т) кривой М(Н,Т) имеется еще участок с гистерезисом в интервале температур 175 < Т < 215 К. Он соответствует сосуществованию фаз с орторомбической и ромбоэдрической структурами. Наиболее существенной особенностью кривой 
следует считать падение 
с ростом Т на участке (100 – 250)К. Такое поведение 
для ферромагнетика считается аномальным, так как при намагничивании вдоль легкого направления 
должно расти, а вдоль трудного направления – не зависеть от Т. На кривой температурной зависимости электросопротивления, измеренной черырехзондовым методом, наблюдается участок температурного гистерезиса в области перехода от орторомбической к ромбоэдрической фазе (210 – 180) К.
Также были выполнены измерения скорости и амплитуды продольных и поперечных ультразвуковых волн в образце манганита лантана La0.825Sr0.175MnO3. В области температур (305-297) К наблюдался первый минимум в значении 
и 
(рис. 2). Значения амплитуд 
и 
в этом диапазоне соответствуют изменениям в скорости: с увеличением скорости возрастают амплитуды и наоборот. Приложение магнитного поля (Н = 10 кЭ) практически не влияло на значения скорости и амплитуды акустических импульсов.
 |  |
Рис. 2 Температурные зависимости скорости продольных и поперечных мод акустических колебаний в манганите La0,825Sr0,175MnO.
Второй минимум в скоростях 
и 
наблюдался в интервале температур (297-275)К с центром вблизи 283 К. Приложение магнитного поля в этом интервале приводило к увеличению акустической жесткости образца. Третья аномалия в значениях 
и 
была установлена в области температур (220-200)К. Изменения в скорости и затухании в интервалах (305-297)К и (220-190)К имели гистерезисный температурный характер. В то же время в интервале (295-275)К гистерезис в значениях 
и 
не наблюдался.Совместный анализ температурных акустических аномалий, результатов магнитных и электрических измерений позволили сделать однозначный вывод о том, что в окрестностях температур 305 и 210 К в образце с = 0,175 происходит структурный фазовый переход первого рода. Принадлежность их к фазовому переходу первого рода подтверждается температурным гистерезисом в скоростях и затухании ультразвуковых волн (305 К и 210 К) и намагниченности (175 £T £ 215 К). Именно эти температурные области структурных фазовых переходов проявляются как пиковые значения КМС. Различие в характере переходов состоит в том, что первый из них (305 К) возникает выше Тс в парамагнитной фазе, а второй (210 К) – в ферромагнитной фазе.
Выполненные комплексные исследования подтверждают модель, по которой выше Тс существует сильное электрон-решеточное взаимодействие за счет орбитального упорядочения 
электронов ионов Mn3+. Именно за счет этого взаимодействия происходит уменьшение скорости и увеличение затухания акустических волн. Ниже Тс электрон-решеточное взаимодействие подавляется упорядоченной системой спинов. Это спин-решеточное взаимодействие является причиной аномального затухания и смягчения акустических мод вблизи Тс.
Литература:
1. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А., Шакирзянов М.М.: Особенности распространения высокочастотного ультразвука в области структурных и магнитных фазовых переходов в манганите La0,825Sr0,175MnO3 (х = 0,175). ФТТ 43, 1512-1515 (2001).
2.Bogdanova Kh.G., Bulatov A.R., Golenishchev-Kutuzov V.A., Kapralov AV.,Shakirzyanov M.M:Propagation of ultrasound vawes in the vicinity of phase transition in manganite perovskites. PMM 91, 5212-5213 (2001).