[论文解读] Nanometer-sized Regions of Charge Ordering and Charge Melting in La2/3Ca1/3MnO3 Revealed by Electron Micro-diffraction

Jian‐Min Zuo, Jing Tao|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2000

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials被引用 7

一句话总结

本研究利用电子微衍射揭示了La2/3Ca1/3MnO3中的纳米尺度电荷有序畴，发现电荷有序在正交相a-c平面内约3.6 nm直径、约1.5 nm高的区域内形成，其强度峰出现在转变温度Tc处。在冷却通过Tc时，畴的数量先增加后减少，表明在纳米尺度上存在动态电荷有序与熔化过程。

ABSTRACT

Electron microdiffraction study of phase transition in La2/3Ca1/3MnO3 revealed temperature dependent (h+1/2,0,l) diffraction spots. Their intensity peaks at Tc. Quantitative electron diffraction intensity analysis shows that they come from nanometer-sized domains with modulated transverse atomic displacements in the orthorhombic a-c plane, which has two types of Mn ions and thus charge ordering. The average domain is ~3.6 nm in diameter and ~1.5 nm in height (along the b-axis). The number of domains increases and then decreases, as the sample is cooled through Tc.

研究动机与目标

• 研究La2/3Ca1/3MnO3在相变过程中纳米尺度电荷有序行为。
• 确定锰氧化物中电荷有序畴的尺寸、形状及其温度依赖性。
• 利用电子衍射理解纳米尺度上电荷有序与熔化的动力学行为。

提出的方法

• 采用电子微衍射探测La2/3Ca1/3MnO3的局域晶体结构与电荷有序性。
• 收集温度依赖的衍射图样，重点关注表征电荷有序的(h+1/2,0,l)衍射峰。
• 对衍射斑点进行定量强度分析，以提取畴尺寸与原子位移调制信息。
• 分析聚焦于正交相a-c平面内的横向原子位移，其与电荷有序密切相关。
• 通过衍射斑点的积分强度与空间分布估算畴的尺寸与数量。
• 通过衍射信号的面外相干性确定畴在b轴方向的高度。

实验结果

研究问题

• RQ1 La2/3Ca1/3MnO3中电荷有序畴的纳米尺度尺寸与形貌如何？
• RQ2 当样品冷却通过转变温度Tc时，电荷有序畴的数量如何演变？
• RQ3 在电子微衍射中观察到的(h+1/2,0,l)衍射斑点的起源是什么？
• RQ4 a-c平面内的原子位移如何与锰氧化物中的电荷有序相关？
• RQ5 纳米尺度上电荷有序与熔化的温度依赖性如何？

主要发现

• La2/3Ca1/3MnO3中电荷有序畴在a-c平面内的平均直径约为3.6 nm。
• 畴在b轴方向的高度约为1.5 nm，表明其具有层状结构特征。
• (h+1/2,0,l)衍射斑点的强度在转变温度Tc处达到峰值，表明在此温度下电荷有序程度最大。
• 冷却过程中，电荷有序畴的数量在接近Tc时先增加后减少，暗示存在动态熔化过程。
• 衍射斑点源于a-c平面内具有调制性横向原子位移的纳米区域，该位移与两种类型Mn离子间的电荷有序相关。
• 所观测到的电荷有序与Mn价态的调制相关，该结论通过衍射图样的强度分析得到证实。