[論文レビュー] Effect of Mo doping for the Mn site in the ferromagnetic manganite La0.7Ca0.3MnO3

G. Narsinga Rao, J. W. Chen|arXiv (Cornell University)|May 22, 2007

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、フェロ磁性マンガナイトLa0.7Ca0.3MnO3におけるMnサイトにおけるMoドーピングを調査し、Mo6+置換がMn2+イオンを誘発し、抵抗率と格子定数を向上させるとともに、TcとTpをわずかに低下させることを明らかにした。飽和磁化が低下しても長距離フェロ磁性秩序は維持され、Mn4+/2+-O-Mn3+経路を通じた強いFM結合のおかげで、x = 0.05ドーピング時に磁気抵抗の最適化が達成された。

ABSTRACT

The structure, electronic, and magnetic properties of the Mo-doped perovskite La0.7Ca0.3Mn1-xMoxO3 (x < 0.1) have been studied. A significant increase in resistivity and lattice parameters were observed with Mo doping. A marginal decrease in the Curie temperature Tc and the associated metal-insulator transition Tp were observed. Magnetization data reveal that long-range ferromagnetic ordering persists in all samples studied and the saturation moment decreases linearly as x increases. Enhancement in magnetoresistance at near Tc in the Mo-doped compounds with an optimum doping value x = 0.05 was observed. The overall experimental results can be explained by considering the induced Mn2+ ions with Mo6+ in the Mo-doped systems, with the strong FM coupling between Mn4+/2+- O - Mn3+.

研究の動機と目的

• フェロ磁性マンガナイトLa0.7Ca0.3MnO3におけるMnサイトにおけるMoドーピングが及ぼす構造的・電子的・磁気的効果を調査すること。
• Mo6+置換が局所的電子構造および磁気秩序に与える影響を理解すること。
• ドーピングが抵抗率、格子定数、および相転移温度（TcおよびTp）に与える影響を検討すること。
• ドーピングされた試料における磁気抵抗の増強の原因を分析すること。
• 誘発されたMn2+イオンがMn4+/2+-O-Mn3+ネットワーク内でのフェロ磁性結合を媒介する役割を明確にすること。

提案手法

• 固体反応法を用いて、MoドーピングされたLa0.7Ca0.3Mn1-xMoxO3（x < 0.1）の合成。
• X線回折を用いた構造的特徴付けにより、格子定数の変化を分析。
• 温度依存の電気抵抗測定により、金属-絶縁体転移を特定。
• SQUID磁化計測定による磁気的特徴付けにより、Tc、Tpおよび飽和磁化を決定。
• Tc近傍での磁気抵抗挙動の分析により、最適ドーピングレベルを同定。
• 電荷移動に基づく理論的解釈：Mo6+置換によりMn2+が生成され、Mn4+/2+-O-Mn3+経路を通じた強力なFM結合が促進される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MoドーピングがLa0.7Ca0.3MnO3における格子定数と抵抗率にどのように影響を与えるか？
• RQ2 MoドーピングがCurie温度（Tc）および金属-絶縁体転移温度（Tp）に与える影響は何か？
• RQ3 MoドーピングされたLa0.7Ca0.3MnO3において長距離フェロ磁性秩序は維持されるのか？また、ドーピングレベルに応じて飽和磁化はどのように変化するか？
• RQ4 x = 0.05で観察された磁気抵抗の増強はどのような原因によるもので、このドーピングレベルが最適であるとされる根拠は何か？
• RQ5 Mo6+置換に起因するMn2+イオンの生成が、磁気結合メカニズムにどのように寄与するか？

主な発見

• Moドーピングにより、構造的・電子的変更に起因し、La0.7Ca0.3MnO3における抵抗率と格子定数が顕著に増加した。
• ドーピング量が増加するにつれて、Curie温度（Tc）および金属-絶縁体転移温度（Tp）はわずかに低下した（x < 0.1）。
• 全ドーピングレベルで長距離フェロ磁性秩序が維持され、飽和磁化はxの増加に伴い線形に減少した。
• x = 0.05で磁気抵抗の最適化が観察され、電子的および磁気的相互作用のバランスが最適であることが示された。
• 観察された効果は、電荷補償に起因するMn2+イオンの生成に起因し、Mn4+/2+-O-Mn3+経路を通じた強力なフェロ磁性結合が可能になったことによる。
• 実験結果は、Mn2+イオンの存在およびそれに続くFM結合ネットワークによって一貫して説明可能であり、全体の磁化が減少しても成立する。