[논문 리뷰] 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. Cherpak외 4명|arXiv (Cornell University)|2002. 01. 04.

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials참고 문헌 2인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 라듐-바나듐-코발트산화물(La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δ)의 풍선형 및 필름 형태에서의 DC 전도도 및 마이크로파 흡수를 조사하여, 산소 부족과 클러스터 거인 상태에 의해 유도되는 자기 이질성이 저온에서의 성질을 지배함을 밝혀냈다. 주요 발견은 페로자성 전이점에서 마이크로파 전도도가 10배 증가하는 것으로, 이는 DC 측정치보다 훨씬 높은 수준이며, 이는 내재된 이질성이 자기저항을 억제함으로써 코발레이트가 맨간산염보다 훨씬 낮은 자기저항을 보이는 이유를 설명한다.

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.

연구 동기 및 목표

• La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δ에서 자기 이질성의 영향을 DC 전도도 및 마이크로파 흡수에 대해 이해하는 것.
• 탄성 세라믹 샘플과 펄스 레이저 증착법으로 제작한 필름 간의 전도 거동을 비교하는 것.
• 마이크로파 측정이 도핑된 코발레이트에서 내재된 이질성에 대해 DC 측정보다 더 민감한지 평가하는 것.
• 코발레이트가 거대 자기저항 효과를 보이는 맨간산염에 비해 훨씬 낮은 자기저항을 보이는 이유를 설명하는 것.

제안 방법

• La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δ의 탄성 세라믹 및 얇은 필름(220 nm) 샘플에서 DC 저항도 및 자기저항도 측정.
• 41 GHz에서의 마이크로파 흡수 측정을 통해 페로자성 전이 근처의 전도도를 탐색.
• 필름과 그 기반 물질인 탄성 표적 간의 전도 성질을 비교하여 산소 부족 효과 평가.
• 마이크로파 및 DC 데이터를 이용해 표면층 전도도 분석을 통해 산소 부족 영역 탐지.
• 약한 연결된 페로자성 클러스터 내에서의 입자 내 전도도를 마이크로파 전도도로 탐지.
• 마이크로파 결과와 DC 데이터를 연관시켜 자기 이질성이 자기저항에 미치는 영향 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자기 이질성은 La₀.₅Sr₀.₅CoO₃₋δ에서 DC 전도도 및 마이크로파 흡수에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 왜 필름은 탄성 샘플과 다른 저항도 및 자기저항도 거동을 보이는가?
• RQ3 마이크로파 전도도는 이질적인 코발레이트 시스템에서 내재된 입자 내 전도도를 어느 정도 반영하는가?
• RQ4 왜 도핑된 코발레이트에서 자기저항이 거대 자기저항 효과를 보이는 맨간산염보다 훨씬 낮은가?
• RQ5 마이크로파 측정이 DC 측정보다 표면 산소 부족을 더 효과적으로 감지할 수 있는가?

주요 결과

• 필름은 페로자성 전이점에서 마이크로파 전도도가 10배 증가하였으며, 이는 고순도 코발레이트에서 관찰된 3배 증가보다 뚜렷하게 높았다.
• 탄성 샘플의 표면층은 매우 낮은 전도도를 보였으며, 이는 산소 부족으로 인한 것으로 판단되며, 두께가 얇아 DC 측정에서는 감지되지 않았다.
• 필름은 Tc 이하에서 약한 연결된 페로자성 입자들로 이루어진 시스템으로 행동하여 클러스터 거인 상태와 일치한다.
• 마이크로파 전도도는 불완전하게 연결된 페로자성 클러스터 내에서의 입자 내 전도도에 주로 민감하게 반응하여, DC 측정보다 내재된 이질성에 더 민감하다.
• 마이크로파 전도도가 Tc에서 크게 증가함에도 불구하고 DC 변화는 미미한 점을 고려할 때, 내재된 자기 이질성이 자기저항 억제의 주요 원인임을 시사한다.
• 이 연구는 코발레이트가 맨간산염에 비해 낮은 자기저항을 보이는 이유가 더 높은 자기 이질성 상태, 특히 본질적인 클러스터 거인 행동 때문임을 결론지었다.