[論文レビュー] Residual resistivity ratio and its relation to the positive magnetoresistance behavior in natural multilayer LaMn2Ge2; relevance to artificial multilayer physics

S. Majumdar, Ramesh Chandra Mallik+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 1998

Rare-earth and actinide compounds被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、自然 multilayer LaMn₂Ge₂ における正の磁気抵抗を、磁気秩序化ではなく残留抵抗比（RRR）と関連付けて調査している。高RRRの試料では低温で強い正の磁気抵抗を示し、Kohlerの法則に反する。これは非磁性散乱の起源を示しており、人工 multilayer 系と定性的に類似した挙動を示しており、相関電子系と金属間化合物の間で共通の輸送メカニズムが存在する可能性を示唆している。

ABSTRACT

Results of low temperature magnetoresistance ($Δρ/ρ$) and isothermal magnetization (M) measurements on polycrystalline ferromagnetic (T_C close to 300 K) natural multilayers, LaMn_{2+x}Ge_{2-y}Si_y, are reported. It is found that the samples with large residual resistivity ratio, $ρ(300K)/ρ(4.2K)$, exhibit large positive magnetoresistance at high magnetic fields. The Kohler's rule is not obeyed in these alloys. In addition, at 4.5 K, there is a tendency towards linear variation of $Δρ/ρ$ with magnetic field with increasing $ρ(300K)/ρ(4.2K$); however, the field dependence of $Δρ/ρ$ does not track that of M, thereby suggesting that the magnetoresistance originates from non-magnetic layers. It is interesting that these experimental findings on bulk polycrystals are qualitatively similar to what is seen in artificially grown multilayer systems recently.

研究の動機と目的

• 高Curie温度（約300 K）を示す自然 multilayer LaMn₂Ge₂ における正の磁気抵抗の起源を理解すること。
• 残留抵抗比（RRR）が磁気抵抗輸送特性に与える影響を調査すること。
• 磁気抵抗が磁性または非磁性散乱メカニズムに起因するかを特定すること。
• バルク多結晶試料における実験的結果と、人工的に成長された multilayer 系における結果を比較すること。
• これらの複雑な相関電子系において、Kohlerの法則の妥当性を評価すること。

提案手法

• 異なるRRRを有する多結晶 LaMn₂Ge₂ 試料に対して、低温での磁気抵抗測定（$\Delta\rho/\rho$）を実施した。
• 4.5 Kでの等温磁化（M）測定を実施し、磁気秩序化および磁場依存性を調べた。
• 磁化データと比較して、$\Delta\rho/\rho$ の磁場依存性を解析し、磁性的および非磁性的寄与を分離した。
• RRRおよび磁場に基づいて磁気抵抗データをスケーリングすることで、Kohlerの法則への適合性を評価した。
• 高磁場における正の磁気抵抗の大きさと、RRR値（$\rho(300K)/\rho(4.2K)$）との相関を分析した。
• 事前に発表された人工 multilayer の結果と比較分析することで、輸送物理学における類似性を導き出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 残留抵抗比（RRR）は、自然 multilayer LaMn₂Ge₂ における正の磁気抵抗にどのように影響を与えるか？
• RQ2 これらの自然 multilayer における磁気抵抗挙動は、Kohlerの法則にどの程度従うか？
• RQ3 観察された正の磁気抵抗は、磁性的散乱か非磁性的散乱メカニズムに起因するか？
• RQ4 自然 multilayer の磁気抵抗輸送特性は、人工的に成長されたスーパラティスとどのように比較できるか？
• RQ5 これらの材料における磁気抵抗の磁場依存性と磁化の関係は何か？

主な発見

• 残留抵抗比が高いため（$\rho(300K)/\rho(4.2K)$）、高磁場および低温で大きな正の磁気抵抗を示す。
• 磁気抵抗はKohlerの法則に従わないため、単純金属に見られる典型的なスケーリング行動の破綻を示している。
• 4.5 Kで、$\Delta\rho/\rho$ は磁場に比例して増加し、RRRが高いほど勾配が大きくなる。これは高純度で散乱が強化されていることを示唆している。
• $\Delta\rho/\rho$ の磁場依存性は磁化（M）の変化と一致しない。これは磁気抵抗が主に磁気フラクチュエーションに起因するわけではないことを示している。
• 結果から、構造的または成分の不均一性に起因する非磁性散乱中心が、磁気抵抗メカニズムを支配している可能性がある。
• これらの自然 multilayer の結果と、人工的に成長されたスーパラティスの結果との定性的な類似性は、相関電子系における共通の基礎物理学が存在することを示唆している。