[論文レビュー] Investigation of intrinsic magnetodielectric effect in La2CoMnO6: Role of magnetic disorder

J. Krishna Murthya, K. Devi Chandrasekhar S. Murugavel+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2014

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、Bサイト秩序型La2CoMnO6（LCMO）における内在的磁電効果（MD効果）を調査し、5 Tの磁場下で100 kHzで65%の大きなMD効果を明らかにした。研究ではラマン分光法を用いてスピン-格子結合による内在的寄与を分離し、磁気的不純物とキャリアドーピングに起因する外部寄与を検証した。その結果、不純物が内在的分極を抑制し、MD効果および磁気抵抗応答を支配することが示された。

ABSTRACT

We present a large magnetodielectric (MD) effect of 65 % at 100 kHz with 5 T field in B-site ordered La2CoMnO6 (LCMO) polycrystalline sample. Frequency and temperature dependent impedance and dielectric studies under magnetic field divulge both intrinsic and extrinsic origins for the observed MD effect. The temperature dependent Raman spectroscopy measurement has shown spin-lattice coupling that supports the intrinsic origin of the observed large MD response in LCMO. Extrinsic contributions to MD response mainly originate from disorder and interface effects; here, we signify this by hole carrier (Sr) doping at the A-site of the ordered LCMO sample. The comparison study has disclosed that with the disorder, the intrinsic polarization due to asymmetric hopping decreases significantly, and the disorder induced transport dominates in both MD and magnetoresistance behaviour with close resemblance.

研究の動機と目的

• Bサイト秩序型La2CoMnO6における大きな磁電効果の起源を理解すること。
• LCMOにおける内在的および外部寄与のMD効果を区別すること。
• 磁気的不純物およびAサイトSrドーピングがMDおよび磁気抵抗挙動に与える影響を検討すること。
• ラマン分光法を用いてスピン-格子結合が内在的MD応答をどのように媒介するかを確立すること。
• 不純物に起因するキャリア輸送が、内在的分極に比べてMD応答を支配する理由を明確にすること。

提案手法

• 外部磁場を印加した状態で周波数および温度依存のインピーダンスおよび誘電分光法を実施し、MD応答を測定した。
• 温度依存のラマン分光法を用いてLCMOにおけるスピン-格子結合を検出した。
• AサイトにSrドーピングを導入し、Bサイト秩序型LCMO系における磁気的および構造的不純物を誘導した。
• 純粋およびドーピングされたLCMO試料のMDおよび磁気抵抗応答を比較し、外部寄与を分離した。
• 誘電弛緩および電導度挙動を分析し、支配的な輸送メカニズムを同定した。
• 100 kHz、5 Tで測定されたMD効果の大きさ（65%）を、内在的および外部寄与の定量的ベンチマークとして用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Bサイト秩序型La2CoMnO6における大きな磁電効果の起源は何か？
• RQ2 磁気的不純物はMD効果の内在的および外部成分にどのように影響するか？
• RQ3 スピン-格子結合はLCMOにおける内在的MD応答にどの程度寄与するか？
• RQ4 AサイトにSrドーピングを施すと、LCMOにおけるMDおよび磁気抵抗挙動はどのように変化するか？
• RQ5 内在的分極機構が存在するにもかかわらず、なぜ不純物がMD応答を支配するのか？

主な発見

• Bサイト秩序型La2CoMnO6では、5 Tの磁場下で100 kHzで65%の大きな内在的磁電効果が観測された。
• 温度依存のラマン分光法によりスピン-格子結合が確認され、MD効果の内在的起源を支持する結果が得られた。
• MD効果における外部寄与は主に磁気的不純物および界面効果に起因する。
• AサイトにSrドーピングを施すと、不対称な電子遷移により内在的分極が顕著に低下した。
• 不純物に起因するキャリア輸送がMDおよび磁気抵抗応答の両方を支配しており、挙動が類似していることが示された。
• 本研究では、内在的MD効果が存在することは確認されたが、多結晶LCMO試料では外部寄与による不純物効果が支配的であることが判明した。