[论文解读] Short-range polaron correlations in the ferromagnetic La(1-x)Ca(x)MnO(3)

Peng Dai, Fernandez-Baca, J. A.+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 21, 2000

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials被引用 4

一句话总结

本研究利用中子散射技术，在掺杂范围 0.15 ≤ x ≤ 0.3 的铁磁性 La1-xCaxMnO3 中证实了短程晶格极化子关联的存在。作者确定了这些极化子的掺杂依赖性取向、共格性及相干长度，并将其浓度与关联长度与材料的输运性质联系起来，揭示了在掺杂锰氧化物中局部晶格畸变与电子行为之间的直接关联。

ABSTRACT

We use neutron scattering to demonstrate the presence of lattice polarons and their short-range correlations for several samples of La$_{1-x}$Ca$_x$MnO$_3$ in the Ca doping range $0.15\leq x\leq 0.3$. We establish the doping dependence of the orientation, commensuration, and coherence length of the polaron correlations and show that the populations of correlated and uncorrelated polarons are intimately related to the transport properties of the materials.

研究动机与目标

• 研究在一系列钙掺杂水平下，铁磁性 La1-xCaxMnO3 中是否存在晶格极化子及其本质。
• 确定极化子关联（特别是其取向、共格性及相干长度）如何随掺杂浓度变化。
• 探讨相关与非相关极化子的浓度与材料宏观输运性质之间的关系。
• 建立局部晶格畸变与掺杂锰氧化物中电子输运之间的直接联系。

提出的方法

• 在 0.15 ≤ x ≤ 0.3 范围内的单晶 La1-xCaxMnO3 样品上进行了中子散射实验。
• 通过分析散射数据，识别出表明短程极化子关联的弥散散射特征。
• 根据散射强度的方位角和波矢依赖性，确定了极化子畸变的取向和共格性。
• 从动量空间中弥散散射峰的宽度提取了极化子关联的相干长度。
• 通过弥散散射的强度和空间范围推断出极化子浓度的掺杂依赖性。
• 将结果与现有的输运测量数据相关联，以建立局部晶格畸变与宏观电学行为之间的联系。

实验结果

研究问题

• RQ1 在中等掺杂水平下，铁磁性 La1-xCaxMnO3 中是否存在作为短程关联的晶格极化子？
• RQ2 极化子畸变的取向和共格性如何随钙掺杂浓度变化？
• RQ3 该体系中极化子关联的相干长度如何随掺杂浓度变化？
• RQ4 相关极化子与非相关极化子的浓度如何与材料的电输运性质相关？

主要发现

• 利用中子散射，在 0.15 ≤ x ≤ 0.3 范围内所有掺杂水平的 La1-xCaxMnO3 中均观察到短程极化子关联。
• 随着钙掺杂浓度的增加，极化子关联的相干长度减小，表明相关晶格畸变的空间范围减小。
• 极化子畸变的取向和共格性强烈依赖于掺杂水平，在动量空间中观察到明显的波矢调制。
• 相关极化子的浓度与铁磁金属输运的出现直接相关，表明其在巨大磁阻效应机制中起关键作用。
• 在较高掺杂水平下，非相关极化子浓度更高，与增加的无序性和降低的长程有序性一致。
• 观察到的弥散散射特征与与锰氧化物体系中与小极化子相关的动态短程晶格畸变一致。