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Tesis

Magnetorresistencia y separación de fases en La0.5Ca0.5MnO3

2001



Título Magnetorresistencia y separación de fases en La0.5Ca0.5MnO3
Nombre Sacanell, Joaquín G.
Licenciado en Física Universidad de Buenos Aires Argentina
Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales UNSAM
Directores Dr. Levy Pablo. CNEA
Dr. Parisi Francisco.
. CNEA Centro Atómico Constituyentes
Fecha Defensa 04/06/2001
Jurado

Código Código IT IT/T--65/01

Resumen

El estudio de los óxidos de manganeso, conocidos también como manganitas, es hoy en día uno de los principales temas de investigación debido a las diversas propiedades que estos presentan. La relación entre el fenómeno de separación de fases que ocurre en algunas manganitas y la magnetoresistencia colosal (CMR) es el foco de la investigación en este campo de la materia condensada.
En el presente trabajo realizamos mediciones de transporte eléctrico y magnetoresistencia en muestras policristalinas de La0.5Ca0.5MnO3. Analizamos los efectos de la aplicación de un campo magnético moderado, ciclados térmicos y relajaciones temporales, en el marco de la problemática de la separación de fases. El compuesto La0.5Ca0.5MnO3, paramagnético a temperatura ambiente, presenta una transición a un estado mayoritariamente ferromagnético con comportamiento de tipo metálico (FMM) a T sub c=225 K y un estado mayoritariamente antiferromagnético con orden de carga (AFCO) para T menor a T sub co=150 K, coexistiendo con el ferromagnético. La cantidad y distribución de la fase FMM queda básicamente determinada en un rango cercano a T sub co y no hay cmabios en las fracciones relativas por debajo de 70 K. Las mediciones de transporte fueron realizadas en el rango de temperaturas de 30 a 300 K bajo la aplicación de distintos campos magnéticos (H). Los resultados fueron interpretados en términos del efecto del crecimiento de la fase FMM (f) inducido por el campo. El comportamiento de f(H) se obtuvo a través de mediciones de magnetización y resistividad, y se obtuvo el coeficiente de expansión alfa sub f, que relaciona f con H. Este coeficiente fue utilizado para una descripción cuantitativa de la dependencia de la resistividad con el campo aplicado, usando un modelo de transporte a través de una mezcla binaria. El acuerdo entre los datos experimentales y calculados ayuda a comprender mejor el mecanismo de la CMR en manganitas con separación de fases. Observamos además que es posible obtener cambios en las fracciones relativas de las fases mediante ciclados térmicos. Vimos que luego de cada ciclado entre 30 y 300 K, se produce un incremento de la resistencia por debajo de 200 K, indicando la existencia de un efecto de memoria de la historia térmica. Esto podría estar relacionado con un cambio en las fracciones relativas de las fases coexistentes luego de cada ciclado, cuyo origen puede estar relacionado con la transición de fase estructural que ocurre en el material por debajo de T sub co. También estudiamos la relajación temporal de la resistividad a temperatura fija, notoria entre 80 y 200 K, caracterizada por el crecimiento de la resistencia, que no satura en tiempos del orden de 104 seg. Estas relajaciones indican que la coexistencia de fases observada a baja temperatura tiene origen, en parte, en la metaestabilidad de la fase ferromagnética por debajo de T sub c. Tanto el efecto de memoria como las relajaciones son menos notorios cuando el ciclado se realiza en presencia de campo magnético, lo cual es consistente con el hecho de que el mismo puede inhibir la formación de regiones AFCO cuando se aplica durante todo el ciclado. Se presenta una discusión sobre las posibles relaciones entre el efecto de la aplicación de campo magnético y los ciclados térmicos."

Complete Title

Abstract

The study of manganese oxides, also known as manganites, is nowadays one of the main areas of investigation in the field of condensed matter physics due to the so many interesting properties that they have. The relation between the phase separation phenomena (the coexistence of two or more phases with different physical properties) occuring in some manganites and the colossal magnetoresistance effect is the focus of extensive research. Recentrly, it has been shown that the magnetoresistance (MR) effect observed in some phase separated (PS) systems can be accounted for by a single mechanism called "field induced fraction enlargement"(FFE). The main hypothesis lying in it was that by applying a low magnetic field in a field-cooled experiment it is possible to affect the relative fraction of the coexisting phases. This is what drives the colossal low field MR in PS manganites, a fact also suggested in a recent theoretical work. In the present work, we analyze the effect of low magnetic fields on the eletrical transport of polycrystalline samples of the PS compound La0.5Ca0.5MnO3, which is paramagnetic at room temperature, undergoes a phase transition to a mainly ferromagnetic state with metallic like behaviour (FMM) at T sub c=225 K and a charge ordered antiferromagnetic (AFCO) state for TT sub co

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