Дефектность структуры, фазовые переходы, магниторезонансные и магнитотранспортные свойства керамики La0,6–xEuxSr0,3Mn1,1O3–δ

Анотація

Рентгеноструктурным, термогравиметрическим, резистивным, магнитным, ЯМР ⁵⁵Mn и магниторезистивным методами исследованы структура, ее дефектность, магниторезонансные и магнитотранспортные свойства магниторезистивной керамики La_0,6–xEu_xSr_0,3Mn_1,1O_3–δ. Установлено, что при изовалентном замещении лантана на А-катион европия с меньшим ионным радиусом происходит повышение дефектности структуры и изменение симметрии ромбоэдрически искаженной структуры перовскита R3^̄c на ее псевдокубический тип. Показано, что реальная структура содержит анионные и катионные вакансии, концентрации которых повышаются с ростом концентрации Eu и температуры спекания t_ann. Понижение температур фазовых переходов «металл–полупроводник» T_ms и «ферромагнетик–парамагнетик» T_C, а также увеличение удельного сопротивления ρ и энергии активации E_a с ростом концентрации x вызвано повышением концентрации вакансий, ослабляющих высокочастотный электронный двойной обмен Mn³⁺↔О^2–↔Mn⁴⁺. Кристаллическая структура составов с х = 0 и 0,1 содержит наноструктурные плоскостные кластеры, что является причиной появления аномального магнитного гистерезиса при температуре T = 77 К. Широкие асимметричные спектры ЯМР ⁵⁵Mn подтверждают высокочастотный электронный двойной обмен Mn³⁺(3d⁴)↔O^2–(2p⁶)↔Mn⁴⁺(3d³) и свидетельствуют о неоднородности окружения марганца другими ионами и вакансиями. При разложении асимметричных ЯМР спектров с использованием функции Гаусса определены эффективные локальные поля сверхтонкого взаимодействия H_HF на ядрах ⁵⁵Mn. Построенная экспериментальная фазовая диаграмма магнитного и проводящего состояний La_0,6–xEu_xSr_0,3Mn_1,1O_3–δ устанавливает сильную взаимосвязь между составом, дефектностью структуры, фазовым состоянием и магнитотранспортными свойствами в редкоземельных манганитах.