Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Державин И. М., Баделин А. Г., Карпасюк В. К., Эстемирова С. Х. Структура, магнитные и электрические свойства La-Sr манганита, легированного церием и цинком // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2025. Т. 25, вып. 1. С. 37-43. DOI: 10.18500/1817-3020-2025-25-1-37-43, EDN: IIQEFU

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.03.2025
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 19)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Физика конденсированного состояния вещества
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.311.3:537.622
DOI: 
10.18500/1817-3020-2025-25-1-37-43
EDN: 
IIQEFU

Структура, магнитные и электрические свойства La-Sr манганита, легированного церием и цинком

Авторы: 
Державин Игорь Михайлович, Астраханский государственный университет (АГУ) им. В. Н. Татищева
Баделин Алексей Геннадьевич, Астраханский государственный университет (АГУ) им. В. Н. Татищева
Карпасюк Владимир Корнильевич, Астраханский государственный университет (АГУ) им. В. Н. Татищева
Эстемирова Светлана Хусаиновна, Астраханский государственный университет (АГУ) им. В. Н. Татищева
Аннотация: 

Легированные манганиты La-Sr системы, проявляющие эффекты колоссального магнитосопротивления, гигантской магнитострикции, электрического переключения, являются перспективными функциональными материалами для различных технических приложений, в том числе для сенсорных и информационных устройств. Однако влияние характеристик легирующих ионов, особенно вводимых в разные подрешетки, на свойства манганитов и их частотные зависимости изучено недостаточно. В настоящей работе впервые синтезирован однофазный керамический манганит La0.625Sr0.35Ce0.025Mn0.975Zn0.025O3, содержащий ионы Ce4+(5p6) и Zn2+(3d10), являющиеся донорами и акцепторами. Определены параметры ромбоэдрической кристаллической структуры. Намагниченность синтезированного манганита выше, а температура Кюри ниже, чем у манганита базового состава La0.65Sr0.35MnO3. Большая ширина температурного интервала перехода «ферромагнетик–парамагнетик» свидетельствует о высокой неоднородности полученного манганита. При температурах выше 285 К манганит проявляет свойства полупроводника. Модуль отрицательного магнитосопротивления достигает максимума 18% при температуре 231 К. С повышением частоты в диапазоне 100 кГц – 4 МГц сопротивление манганита уменьшается. Полученные результаты объясняются диамагнитным разбавлением октаэдрической подрешетки, образованием ионов Mn2+, формированием кластеров разновалентных ионов, конкуренцией и сменой различных механизмов переноса зарядов.

Ключевые слова: 
кристаллическая структура
кластеры
намагниченность
точка Кюри
магнитосопротивление
температурные и частотные зависимости сопротивления
механизмы переноса зарядов
Благодарности: 
Исследование выполнено при поддержке Программы развития Астраханского государственного университета (Приоритет-2030) (проект № 1373360549).
Список источников: 
  1. Salamon M. B., Jaime M. The physics of manganites: Structure and transport. Rev. Mod. Phys., 2001, vol. 73, no. 3, pp. 583–628. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.73.583
  2. Urushibara A., Moritomo Y., Arima T., Asamitsu A., Kido G., Tokura Y. Insulator-metal transition and giant magnetoresistance in La1−xSrxMnO3. Phys. Rev. B, 1995, vol. 51, no. 2, pp. 14103–14109. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.14103
  3. Abdel-Latif I. A. Rare earth manganites and their applications. J. Phys., 2012, vol. 1, no. 3, pp. 15–31.
  4. Karpasyuk V. K., Badelin A. G., Derzhavin I. M., Merkulov D. I., Smirnov A. M. Electromagnetic parameters of multicomponent manganites depending on combination and electronic configuration of substituents for manganese. Int. J. Appl. Eng. Res., 2015, vol. 10, no. 2, pp. 42746–42749.
  5. Karpasyuk V. K., Badelin A. G., Derzhavin I. M., Merkulov D. I. Systems of manganites with enhanced electromagnetic parameters. Inorg. Mater. Appl. Res., 2018, vol. 9, no. 5, pp. 807–812. https://doi.org/10.1134/S2075113318050143
  6. Raychaudhuri P., Mitra C., Mann P. D. A., Wirth S. Phase diagram and Hall effect of the electron doped manganite La1−xCexMnO3. J. Appl. Phys., 2003, vol. 93, iss. 10, pp. 8328–8330. https://doi.org/10.1063/1.1556976
  7. Mandal P., Hassen A., Loidl A. Effect of Ce doping on structural, magnetic, and transport properties of SrMnO3 perovskite. Phys. Rev. B, 2004, vol. 69, pp. 224418–224423. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.224418
  8. Karpasyuk V. K., Badelin A. G., Datskaya Z. R., Merkulov D. I., Estemirova S. Kh. Properties of La-Sr manganites with combined substitution of different valence ions for strontium and manganese. Inorg. Mater. Appl. Res., 2018, vol. 9, no. 2, pp. 201–206. https://doi.org/10.1134/S2075113318020132
  9. Musaeva Z. R., Vybornov N. A., Karpasyuk V. K., Smirnov A. M., Uspenskaya L. S., Yazenkov S. Kh. Structural self-organization, domain structure, and magnetic characteristics of manganites of the LaSr-Mn-Ti-Ni-O system. J. Surf. Investig., 2007, vol. 1, no. 4, pp. 423–427. https://doi.org/10.1134/S1027451007040118
  10. Kowalik M., Tokarz W., Kolodziejczyk A. Electronic band structures of La2/3Pb1/3Mn2/3 (Fe,Co,Ni)1/3O3. Acta Phys. Pol. A, 2015, vol. 127, no. 2, pp. 251–253. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.127.251
  11. Bebenin N. G., Zainullina R. I., Ustinov V. V. Colossal magnetoresistance manganites. Phys. Usp., 2018, vol. 61, no. 8, pp. 719–738. https://doi.org/10.3367/UFNe.2017.07.038180
  12. Hizi W., Rahmouni H., Khirouni K., Dhahri E. Consistency between theoretical conduction models and experimental conductivity measurements of strontiumdoped lanthanum manganite. J. Alloys Compd., 2023, vol. 957, art. 170418. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.170418
  13. Lunkenheimer P., Mayr F., Loidl A. Dynamic conductivity from audio to optical frequencies of semiconducting manganites approaching the metal-insulator transition. Ann. Phys., 2006, vol. 15, no. 7–8, pp. 498–507. https://doi.org/10.1002/andp.200651807-806
  14. Rietveld H. M. A profile refinement method for nuclear and magnetic structures. J. Appl. Crystallogr., 1969, vol. 2, pp. 65–71. https://doi.org/10.1107/S0021889869006558
  15. Larson A. C., Von Dreele R. B. General Structure Analysis System (GSAS). Los Alamos National Laboratory Report, 1994, pp. 86–748.
  16. Abramovich A. I., Koroleva L. I., Michurin A. V. Peculiarities of magnetic, galvanomagnetic, elastic, and magnetoelastic properties of Sm1−xSrxMnO3 manganites. J. Exp. Theor. Phys., 2002, vol. 95, no. 5, pp. 917–926. https://doi.org/10.1134/1.1528684
  17. Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst. A, 1976, vol. 32, pp. 751–767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  18. Tan G., Chen Z., Zhang X. Anomalous magnetotransport in LaMn1−xTexO3. Sci. China Ser. G-Phys. Mech. Astron., 2009, vol. 52, no. 7, pp. 987–992. https://doi.org/10.1007/s11433-009-0134-x
Поступила в редакцию: 
31.05.2024
Принята к публикации: 
03.10.2024
Опубликована: 
31.03.2025
  • 64 просмотра