[論文レビュー] DC transport properties and microwave absorption in bulk ceramic sample and film of La_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3-δ}: magnetic inhomogeneity effects

Б. И. Белевцев, N. T. Cherpak+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2002

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δのボリュームおよび薄膜形態における直流輸送およびマイクロ波吸収を調査し、酸素欠損とクラスターガラス行動によって引き起こされる磁気的不均一性が低温特性を支配することを明らかにした。主な発見は、強磁性転移付近でマイクロ波導電度が10倍に増加することであり、これは直流測定と比べて著しく大きい。このことは、内在的な不均一性が磁気抵抗を抑制していることを示しており、これがコバルト酸化物がマンガン酸化物と比較してはるかに低い磁気抵抗を示す理由を説明している。

ABSTRACT

The DC transport properties and microwave absorption (at 41 GHz) are measured in a bulk ceramic sample and a film (220 nm thick) of La$_{0.5}$Sr$_{0.5}$CoO$_{3-δ}$. The samples are polycrystalline. The microwave conductivity, which is related mainly to the intragrain conductivity, increases by the order of the magnitude at the transition to the ferromagnetic state. The increase is far greater than that of found in the known DC measurements in doped cobaltates of the best crystal perfection. The found microwave effect is attributed to inherent magnetically inhomogeneous state of the doped cobaltates. Relaying on the results obtained it can be suggested that rather low magnetoresistance in the doped cobaltates as compared with that of the manganites is attributable to their more inhomogenenous magnetic state.

研究の動機と目的

• La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δにおける磁気的不均一性が直流輸送およびマイクロ波吸収に与える役割を理解すること。
• ボリュームセラミックス試料とパルスレーザー蒸着法で作製した薄膜との間の輸送行動を比較すること。
• マイクロ波測定がドープコバルト酸化物における内在的不均一性に、直流測定よりも感受性であるかどうかを特定すること。
• ドープコバルト酸化物が巨大磁気抵抗を示すマンガン酸化物と比較して著しく低い磁気抵抗を示す理由を説明すること。

提案手法

• La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δのボリュームセラミックスおよび薄膜（220 nm）試料における直流抵抗率および磁気抵抗率の測定。
• 41 GHzでのマイクロ波吸収測定により、特に強磁性転移付近の不均一領域における導電度を調べる。
• 薄膜とそのボリュームターゲットの間の輸送特性を比較し、酸素欠損の影響を評価する。
• 表面層の導電度をマイクロ波および直流データを用いて分析し、酸素欠損領域を検出する。
• マイクロ波導電度を、弱く結合した強磁性クラスタ内の粒子内（クラスタ内）導電度のプローブとして用いる。
• マイクロ波結果と直流データの相関をとることで、磁気的不均一性が磁気抵抗に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 磁気的不均一性は、La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δにおける直流輸送およびマイクロ波吸収にどのように影響を与えるか？
• RQ2 なぜ薄膜はボリューム試料と異なった抵抗率および磁気抵抗率の挙動を示すのか？
• RQ3 マイクロ波導電度は、不均一なコバルト酸化物系において、内在的な粒子内導電度をどの程度正確に反映するか？
• RQ4 なぜドープコバルト酸化物における磁気抵抗は、巨大磁気抵抗を示すマンガン酸化物と比較して著しく低いのか？
• RQ5 マイクロ波測定は、直流測定よりも表面の酸素欠損をより効果的に検出できるか？

主な発見

• 薄膜では、強磁性転移付近でマイクロ波導電度が10倍に増加しており、高品質コバルト酸化物の直流測定で観察された3倍の増加と比べて顕著に大きい。
• ボリューム試料の表面層は非常に低い導電度を示しており、これは酸素欠損に起因するとされ、その薄さのため直流測定では検出されない。
• 薄膜は、Tc未満で弱く結合した強磁性粒子の集合体として振る舞っており、これはクラスターガラス状態と整合的である。
• マイクロ波導電度は、弱く結合した強磁性クラスタ内の粒子内導電度に主に感受性を示すため、直流測定よりも内在的な不均一性により感応する。
• Tcにおける大きなマイクロ波導電度の急増は、直流測定の変化が小さいにもかかわらず顕著であるため、内在的な磁気的不均一性が磁気抵抗の抑制に主因であることを示している。
• 本研究の結論として、マンガン酸化物と比較してコバルト酸化物の磁気抵抗が低いのは、特に固有のクラスターガラス行動に起因するより不均一な磁気的状態に起因する。