Магнитные свойства, механизмы электропроводности и магнитосопротивление твёрдых растворов перовскита манганита La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (y = 0 - 0.1) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Усатый Иван Михайлович

• Усатый Иван Михайлович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Усатый Иван Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Об открытии эффекта колоссального магнитосопротивления

1.2 Основные свойства манганитов перовскитов

1.2.1. Особенности кристаллической структуры перовскитов манганитов

1.2.2. Ион марганца в кристаллическом поле и эффект Яна-Теллера

1.2.3. Двойной обмен

1.3. Зарядовые и орбитальные упорядочения в манганитах

1.4. Основные свойства и структура Lal-xSrxMnOз

1.5. Электронное фазовое разделение в полулегированных перовскитах-

манганитах

Выводы к 1 главе

ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И

ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ОБРАЗЦОВ Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (0 < у < 0.1)

2.1. Методы получения керамических образцов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (0 < у < 0.1)

2.2. Результаты исследования структурных характеристик полученных образцов

2.3. Методы исследования электросопротивления

2.4. Методы исследования магнитных свойств

Выводы к 2 главе

ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМЫ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ

РАСТВОРОВ ПЕРОВСКИТА МАНГАНИТА Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (0 < у < 0.1)

3.1. Общие сведения о прыжковой проводимости в манганитах -перовскитах

3.2. Основные экспериментальные результаты и обсуждения

3.3. Прыжковая проводимость в Laa5Sra5Mn1-yFeyO3 (0 < у < 0.1)

Выводы к 3 главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ La 0^Г0.5Мп^еуОз (0 < у < 0.1)

4.1. Общие магнитные свойства манганита перовскита La0.5Sr0.5MnO3

4.2. Основные экспериментальные результаты и обсуждения

4.3. Ферромагнитный переход в Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (0 < у < 0.1)

4.4. Анализ антиферромагнитного перехода в Ьа0^Г0.5Мп^еуОз (0 < у < 0.1)

4.5. Магнитные свойства La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (0 < у < 0.1) выше Тс

Выводы к 4 главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитные свойства, механизмы электропроводности и магнитосопротивление твёрдых растворов перовскита манганита La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (y = 0 - 0.1)»

Актуальность темы

Разнообразные свойства смешанно - валентных манганитов с общей химической формулой Я1-;AxMnO3 (Я = La, Pr, Ш и Sm - редкоземельный элемент, А=Sr и Ca - двухвалентный щелочноземельный элемент) имеющих структуру перовскита, были предметом широких исследований в течении нескольких десятилетий. Возобновление интереса к манганитам перовскитам связанно с обнаружением сильной зависимости электрического сопротивления материала от величины внешнего магнитного поля, то есть явления магнитно-управляемого перехода металл - диэлектрик, известное как колоссальное магнитосопротивление (КМС). В ряде работ и обзоров, на основе КМС-материалов, уже были продемонстрированы некоторые действующие прототипы электронных устройств, такие как: магниторезистивная энергонезависимая память, спиновые вентили, топливные ячейки, а также всевозможные магнитные сенсоры нового поколения [1, 2]. Однако, основной проблемой, которая затрудняет окончательную интеграцию КМС-материалов в современную электронику, является не до конца изученный вопрос, связанный с физикой возникновения КМС явления. Принимая во внимание конкуренцию между ферромагнитным (ФМ), двойным обменном (ДО) и антиферромагнитным (АФМ) суперобменным взаимодействием, а также включая в модель локальные Ян-Теллеровские искажения (ЯТ), было выработано разумное качественное описание отрицательного магнитосопротивления, но этого оказалось недостаточным для количественного описания столь большого отклика наблюдаемого магнитосопротивления. Обширные экспериментальные и теоретические исследования показали важную роль разделения фаз, а также взаимодействия между спиновыми, зарядовыми и орбитальными упорядочениями, которые определяют результирующие магнитные и транспортные свойства манганитов перовскитов [3, 4]. Поэтому, требуется

более глубокое понимание микроскопических свойств КМС материалов, а следовательно, исследование их электрофизических свойств с учетом их микро и макро параметров, является важной и актуальной задачей.

Составы, вблизи уровня легирования х ~ 1/2, которые проявляют зарядово-орбитальное упорядочение, в последнее время находятся под пристальным вниманием, поскольку предполагается, что перколяционные пути сосуществующих металлических фаз ответственны за эффект КМС. Было показано, что в этих системах существует тонкая конкуренция между фазами, обладающими одинаковыми энергетическими масштабами, что приводит к разделению фаз на области от нанометров до нескольких микрометров. Типичным представителем этого класса соединений является Lao.5Sro.5MnOз (LSMO5), который демонстрирует парамагнитный ферромагнитный переход при температуре Кюри (7с), а при понижении температуры, начинают формироваться и другие типы упорядочения, в том числе возникает и зарядово-упорядоченное (ЗУ) состояние (см. рис.1) [5]. Таким образом, при низких температурах, наблюдается переход первого порядка к основной низкотемпературной АФМ фазе, одновременно сосуществующей с ФМ и ЗУ фазами, которые конкурируют между собой в непосредственной близости, что является ключом к разнообразным наблюдаемым эффектам. Например, применение внешних воздействий, таких как магнитное поле, давление, температура, легко способно изменить соотношение фаз и привести к фазовому переходу из диэлектрического к металлическому состоянию, которое вызывает большой интерес в контексте нетрадиционного управления фаз магнитного и электронного состояния в магнитных оксидах.

рмм

рм1

300

ш 3

4 тс 0.

? 200

о.

100

,—.——

0.45 0.47 0.49

0.51

0.53

X

Рис.1. Фазовая диаграмма Lal-xSrЛ;MnOз вблизи x ~ 1/2, показывающая одновременное сосуществование ФМ, АФМ и ЗУ фаз [5].

Метод легирования заряжено-упорядоченных манганитов примесными элементами, активно используется на протяжении нескольких лет, при изучении электронного фазового расслоения. Это в свою очередь приводит к плавлению ЗУ состояния, подобно тому, как это происходит под действием приложенного магнитного поля, давления или других воздействий. В совокупности, все эти явления, вероятнее всего, тесно связаны, и изучение легирования примесными элементами, замещающими узлы атомов Mn, может сыграть ключевую роль в их понимании, а так же оптимизации для прикладных целей. Так, например, недавно в работе [6] было отмечено, что кроме уменьшения температуры Кюри различными легирующими элементами замещающих в узлах Mn, химический элемент Bi, в заряженно-упорядоченном манганите Laa5Caa5MnO3, даже способен увеличить её. Всё это говорит о первостепенной важности в комплексном изучении легирования перовскитов-манганитов на места Mn, различными элементами.

Влияние легирования Fe на ЗУ, представляет большой интерес, так как ион Fe3+ имеет тот же радиус, что и ион-заместитель Mn3+, причём является магнитным, но не ЯТ и при этом, не участвует в ДО. Более того, анализ существующих работ за последние годы, выявляет некоторые разногласия,

касающиеся поведения иона Fe в наполовину легированных манганитах. С одной стороны, авторы [7] сообщают, что ион Fe, имея конфигурацию с частично заполненной ё орбиталью (ё5), ведёт себя схоже с ионами, так называемой первой группы, у которых либо отсутствует ё орбиталь, либо полностью заполнена. Это такие ионы, как Sn4+, 1п3+, ва3+ (ё10 конфигурация), А13+, Md2+ (без ё орбиталей), а так же Sc3+ и Т14+ (с ё0 конфигурации). В этой группе легирующий элемент разрушает дальнодействующее зарядовое упорядочение, вызывает состояние спин-кластерного стекла, и при этом не участвует в ферромагнитном взаимодействии. Вторая группа элементов, напротив, индуцирует как металличность, так и ферромагнетизм и характерена для магнитных катионов, у которых их ё-орбитали частично заняты (Сг3+, ЯЬ3+ , Яи4+ или Яи5+). С другой стороны, другими авторами [8] отмечается, что при низких температурах ФМ-состояние несколько усиливается даже при 4% легирования Fe, в Lao.5Cao.5MnOз. Таким образом, ион Fe требует дополнительных исследований, которые помогли бы выявить подлинное его влияние на зарядово-упорядоченные манганиты.

Насколько нам известно, для соединений LSMO5 никаких систематических исследований влияния легирования Fe на ЗУ до сих пор не проводилось. В этой связи, мы считаем необходимым систематически исследовать данные температурной зависимости удельного сопротивления, магнитной восприимчивости, а также магнитосопротивления керамики Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (LSMFO5), при у = 0 - 0.1, при этом особое внимание уделяя электронному спектру и механизму электропроводности. Предполагается, что эти исследования могут дать важную микроскопическую информацию о локализованных носителях заряда в этом соединении. Таким образом, существующий уровень разработанности темы исследования позволяет существенно обогатить имеющиеся знания об исследуемых материалах, что указывает на актуальность выбранной темы

исследования. Исходя из вышесказанного, мы можем сформулировать цели и задачи данного исследования.

Цели и задачи исследования.

Получить образцы твердых растворов манганитов-перовскитов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз при у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1, а также провести исследование их фазового состава, магнитных свойств и механизмов электропроводности.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1) Получены методом традиционной твердофазной технологии образцы Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз с у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1;

2) Проведены исследования фазового состава и качества образцов (тип кристаллической решетки, параметры элемент ячейки, состав);

3) Проведены температурные измерения магнитной восприимчивости легированных манганитов La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1);

4) Построены и проанализированы температурные зависимости магнитной восприимчивости соединений La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1) в рамках, предложенных в литературе теоретических моделей;

5) На основе анализа полученных данных, рассчитаны параметры, описывающие характер упорядочения спиновой системы ^а^^Мщ-^еО (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1);

6) Проведены температурные измерения удельного сопротивления образцов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз с у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1;

7) Построены и проанализированы температурные зависимости удельного сопротивления соединений La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1) в рамках, предложенных в литературе теоретических моделей;

8) Рассчитаны и проанализированны макро- и микропараметры, характеризующие механизмы электропроводности легированных манганитов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1).

Объектами исследования являются твердые растворы керамических образцов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1) полученные методом стандартной твердофазной реакции.

Предмет исследования: магнитные и электрические свойства твердых растворов перовскита манганита Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1).

Научная новизна.

Научную новизну работы определяет ряд впервые полученных важных результатов:

1) Выполнено экспериментальное исследование в широком температурном диапазоне магнитной восприимчивости, электросопротивления и магнитосопротивления керамических образцов La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (у = 0, 0.02, 0.05, 0.08 и 0.1) полученных по традиционной твердофазной технологии.

2) Установлено, что 5 % замещение Mn на Fe, в перовските манганите La0.5Sr0.5MnO3, снижает величину удельного сопротивления, более чем на пять порядков, что согласно критерию Иоффе - Регеля соответствует свойствам фазы чистого металла.

3) Определены температурные интервалы прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка типа Шкловского - Эфроса в нулевом магнитном поле и зафиксирована смена механизмов электропроводности при увеличении магнитного поля для керамических образцов La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 (у = 0.02, 0.05 и 0.1).

4) Определены величины кулоновской и жёсткой щели в сложной структуре плотности локализованных состояний вблизи уровня Ферми для

твёрдых растворов керамических образцов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (у = 0.02, 0.08 и 0.1) и соответствующие им значения характеристической температуры, ширины зоны локализованных состояний, радиусов локализации малых поляронов а ~ 2.0, 1.1 и 1.0 А для у = 0.02, 0.05 и 0.10 соответственно.

5) Установлено, резкое падение температуры Кюри с ростом содержания Fe в твердых растворах керамических образцов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз, что объясняется не только подавлением механизма двойного обмена, но и ростом спинового беспорядка, при незначительном вкладе структурного беспорядка.

Теоретическая значимость работы.

Полученные результаты настоящей работы позволяют расширить существующие представления об особенностях состояния фазового расслоения и зарядового упорядочения, а так же их влияния на магнитные и электрические свойства при воздействии внешнего магнитного поля.

Практическая значимость работы.

Результаты диссертационной работы существенно расширяют фундаментальную базу знаний по исследованным материалам, а также могут быть полезны при разработке и создании устройств энергонезависимой магнитной памяти и выбора оптимальных электрических и магнитных свойств. Показана перспектива применения перовскитов манганитов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (у = 0 - 0.1) для создания различных устройств спинтроники, включая магнитные туннельные структуры или гетероструктуры, использующие эффект колоссального

магнитосопротивления. Показаны возможные пути повышения эффективности технологий получения оптимальных для устройств энергонезависимой магнитной памяти, по своим свойствам соединений Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз (у = 0 - 0.1).

Методы исследований.

Для реализации поставленных задач были использованы следующие методы исследования: рентгеноструктурный анализ, определение температурной зависимости удельного сопротивления шести - точечным методом, определение температурной зависимости дифференциальной магнитной восприимчивости индукционным методом, а также квантово-механические расчёты.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Для твёрдых растворов керамических образцов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз составов у = 0.02 0.05 и 0.1, установлены температурные интервалы механизмов прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка типа Шкловского - Эфроса в нулевом магнитном поле, причем увеличение магнитного поля приводит к смене механизмов электропроводности.

2) Для твёрдых растворов керамических образцов La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3, с учетом сложной структуры плотности локализованных состояний вблизи уровня Ферми, определены микроскопические параметры для составов у = 0.02, 0.05 и 0.10, где величины энергетических щелей составили для кулоновской, А = 0.28, 0.33 и 0.34 эВ и жёсткой, д = 0.07, 0.03 и 0.00 эВ, а значения характеристической температуры прыжковой проводимости были равны Т0 = 4.1 104, 7.5 104 и 8.0104 К, ширины зон локализованных состояний имели величины W = 2.4, 2.2 и 1.4 эВ, а радиусы локализации носителей заряда, удовлетворяющие условию образования малых поляронов, составили а ~ 2.0, 1.1 и 1.0 А, соответственно.

3) Для твёрдых растворов керамических образцов Lao.5Sro.5Mnl-yFeyOз составов у = 0, 0.05, 0.08 и 0.1 поведение парамагнитной фазы, выше температуры парамагнитно-ферромагнитного перехода, описывается законом Кюри-Вейсса, причём для образца состава у = 0.05 на зависимости эффективного числа магнетонов Бора от концентрации Fe наблюдается максимум, а различие между экспериментальными и теоретическими

значениями эффективного числа магнетонов Бора, обусловлено влиянием на магнитные свойства фазового расслоения.

4) Для твёрдых растворов керамических образцов Lao.5Sro.5Mni-yFeyO3 (у = 0, 0.05, 0.08 и 0.1) резкое падение температуры Кюри с ростом содержания Fe объясняется не только подавлением механизма двойного обмена, но и ростом степени беспорядка в твёрдых растворах.

Реализация результатов работы.

Основные результаты работы будут использованы при исследованиях и разработке устройств энергонезависимой магнитной памяти, а также результаты, методы и методики будут применяться в учебном процессе при подготовке специалистов в области наноматериаловедения, физики и химии.

Личный вклад автора заключается в получении и подготовке образцов, проведении экспериментов, обработке результатов исследований и обсуждении полученных результатов, а также в подготовке материалов для статей и отчетов. Важнейшие результаты диссертации получены самим автором или при его непосредственном участии.

Объём и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 133 наименований. Общий объем работы составляет 134 страниц, включает 34 рисунка и 3 таблицы.

Публикации.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 4 статьи в журналах из перечня ВАК, 1 - в изданиях, индексируемом в базе данных Scopus и Web of Science и 3 статьи в сборниках трудов конференций и всероссийских журналах.

Список работ, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК:

1) Усатый, И.М. Конструкционные особенности в установках для измерения комплексной магнитной восприимчивости индуктивным методом / И.М. Усатый, В.С. Захвалинский // Научные Ведомости Белгородского Государственного Университета. Серия: Математика. Физика. - 2018. -Vol. 50. - № 3. - P. 317-322.

2) Усатый, И.М. Магнитные свойства, механизмы электропроводности и магнитосопротивления в La0.5Sr0.5MnbJ/F^7O3 при 0 < у < 0.1 / И.М. Усатый,

B.С. Захвалинский, О.Н. Иванов, Т.А. Ерина // Прикладная Математика & Физика. - 2020. - Vol. 52. - № 4.

3) Усатый, И.М. Магнитный фазовый переход в La1 - xSrxMn1 - yFeyO3 (х = 0,5, j = 0 - 0,1) / И.М. Усатый, В.С. Захвалинский, М.Н. Япрынцев, С.В. Иванчихин // Известия Юго-Западного Государственного Университета. Серия: Техника И Технологии. - 2020. - Vol. 10. - № 1. - P. 57-70.

4) Захвалинский, В.С. Исследование электропроводности манганита перовскита La05Sr05MnO3 / В.С. Захвалинский, И.М. Усатый, О.Н. Иванов,

C.В. Иванчихин, Т.Б. Никуличева, Ф.Ф. Ниязи, В.М. Емельянов // Известия Юго-Западного Государственного Университета. Серия: Техника И Технологии. - 2019. - Vol. 9. - № 1 (30). - P. 68-77.

В журналах, индексируемом в базе данных Scopus и Web of Science:

5) Usatyy, I.M. Variable-range hopping conductivity in Lai-xSrxMni-yFeyO3 (х = 0.5; у = 0, 0.02, 0.1) / I.M. Usatyy, V.S. Zakhvalinskii, O.N. Ivanov, S.V. Ivanichikhin, A.A. Morocho // Ferroelectrics. - 2020. - Vol. 561. - № 1. - P. 1222. (Q3).

В других изданиях:

6) Usatyy, I.M. Field-Induced First-Order to Second-Order Magnetic Phase Transition in Lao.7Сao.зMno.9lFeo.o9Oз / I.M. Usatyy // Сборник статей VI

Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. Приоритетные направления развития науки и образования. - Пенза: "Наука и Просвещение", 2019. - P. 16-19.

7) Захвалинский, В.С. Исследование электропроводности в манганите перовските Lao.sSro.sMnOs / В.С. Захвалинский, И.М. Усатый // Сборник статей XX Международной научно-практической конференции European Research. - Пенза: Наука и Просвещение, 2019. - P. 19-24.

8) Усатый, И.М. Исследование магнитных свойств, механизмов электропроводности и магнитосопротивления в La^Sr^Mn^Fe^Fs при 0<у<0.1 / И.М. Усатый, В.С. Захвалинский // Наука и технологии: достижения и инновации. - Москва: Научная общественная организация "Профессиональная наука," 2020. - P. 48-52.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Об открытии эффекта колоссального магнитосопротивления

Последний год 20-го века преподнёс нам нетривиальное и интереснейшее явление физики твёрдого тела, заключающегося в корреляции магнитных и электрических свойств, впервые найденных в 1950 г. в марганцевых перовскитах ЬаМпО3 - манганитах. В манганитах редкоземельный металл замещается щелочноземельным и имеет общую химическую формулу АМпО3, где А = Са, Бг или Ва. Как ЬаМпО3, так и соединения с общей формулой АМпО3 являются антиферромагнетиками (АФМ) с локализованными спинами на ионах марганца. Однако, четырёхкомпонентный композит Ьа1-хАхМпО3, когда х изменяется в интервале от 0.2 до 0.5, проявлял не только ферромагнитные (ФМ) свойства, а так же наблюдалась, ниже температуры Кюри ТС, проводимость металлического типа. Это явление, заключающееся в одновременном изменении магнитных и электрических свойств, происходящих в этих материалах, вызвало чрезвычайный интерес, как со стороны теоретиков, так и со стороны экспериментаторов, который не прекращается и по сей день.

Непрекращающийся интерес к этим материалам объясняется переплетением различных свойств, присущих одному и тому же соединению, например, таких как диэлектрик - металл, ионно-ковалентный кристалл, ФМ и АФМ, спиновые, зарядовые и орбитальные упорядочения, и в последнее время системы которые склонны к фазовому разделению. К концу 80-х и началу 90-х годов попытки описать наблюдаемые явления, которые демонстрируют оксиды переходных металлов, были предприняты в рамках представлений о сильной межэлектронной корреляции, к которой склоны оксиды переходных металлов. Однако, неожиданное открытие эффекта колоссального магнитосопротивления (КМС или СМЯ в анг. лит), которое

заключатся в сильном влиянии внешнего магнитного поля H на электросопротивление RH(T) в близи ТС, свидетельствовало о несостоятельности общего уровня теории, что сказывалось на неудачных попытках описать имеющиеся экспериментальные факты. Тем временем, эффект КМС наблюдался в манганите - перовските Ьао.б7Сао.ззМпОз, где его величина достигала (по модулю) ~ 105 % при Т = 100 К (см. рис. 1.1), и был лидером по величине магнитосопротивления среди систем, изученных на то время.

0.05

0.04

2 0.03 о

2

о

¿ 002 0.01

1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 >111 La, Са МпО„ а 1-х х 3 а

(х=1/3)

от\

1

/зт^К

/ /ТГ^^«

/ / 77 i .... 1 ... .

150 250 350

Т , К

1500

х 1000

500

12 п

А 2 8 о 2 О -

J,V о. 4 0 J

100 200 300 -4 0 4

Т, К Н,Тл

Рис.1.1. Эффект колоссального магнитосопротивления (КМС) в монокристалле Ьао.бСао.зМпОз (а) [3]. Зависимость отношения [Rh-Ro]/Rh от температуры (б) и удельного сопротивления р от магнитного поля (в) в

плёнках Ьао.б7Сао.ззМпОз [9].

Разумеется, что такая чувствительность электропроводности к внешнему магнитному полю марганцевых перовскитов, вызвала чрезвычайный интерес, приведший к огромному числу научных публикаций,

а так же конференций, посвящённых всестороннему исследованию этих манганитов.

Открытие эффекта КМС привнесли в область изучения оксидов переходных металлов новые подходы, методы и идеи. В первую очередь, стало очевидным, что известные разнообразные свойства, которые демонстрируют эти соединения, необходимо рассматривать в комплексе, а не по отдельности. Стало ясно, что те особенности, которыми наделены оксиды переходных металлов, есть следствие присутствующих в них тонких взаимодействий между спиновыми, орбитальными и зарядовыми степенями свободы. С другой стороны, очевидно, что индивидуальные особенности переходных металлов так же важны. Следовательно, изучение, какого либо оксида переходного металла, должно исходить из поставленной задачи, а также учёта конкретных физических параметров (тип решётки, состав) и существующих внешних условий (поле, давление, температура).

На протяжении всего времени, исследователи, и совершенно по праву, поднимают вопрос о перспективах потенциального применения КМС материалов в технике магнитной записи/считывания, высокочувствительных сенсорах нового образца, топливных ячейках. Это приводит к необходимости разработки новых технологий получения высококачественных образцов, которые будут использоваться на практике, а так же в исключительно научных целях.

В настоящей главе будет изложено современное положение вопроса связанного с физикой манганитов, а также даны (по возможности на момент написания данной главы) результаты исследований последнего периода времени. Однако, прежде чем, как мы перейдём к систематическому описанию свойств этих материалов, следует заметить, что разнообразие трёхкомпонентных перовскитов типа ЯМО3, где Я и М - редкоземельный и щёлочноземельный металл соответственно, не так и мало. Если мы допустим возможность варьировать редкоземельных элементов Я = Ьа, Рг или да

ещё и рассмотрим четырёхкомпонентное соединение Ьа1-хАхМпО3, то можно заметить, что число сочетаний получается очень большим. По своим свойствам оксиды переходных металлов, так же различны, при этом, даже не находясь в легированном состоянии. К примеру, если ЬаМО3 с М=Т1, Сг, Мп и Бе - АФМ диэлектрики, то с М=№ либо Си, являются парамагнитными металлами. В то же время, система БгМО3- проявляет себя как металл для всех переходных металлов, кроме Т1 и Мп. Все эти факты свидетельствуют о значительной роли, определяющей внешние характеристики переходных металлов, того числа электронов, которое находится в незаполненной 3-ё оболочке оксидов переходных металлов.

1.2 Основные свойства манганитов перовскитов

Физические свойства манганитов имеющих эффект КМС подробно описаны и активно обсуждаются до настоящего времени [1, 2, 4, 9-12]. В данном разделе мы выделяем наиболее важные особенности физики этих удивительных соединений.

1.2.1. Особенности кристаллической структуры перовскитов манганитов

В соответствии с невозможностью охватить весь спектр составов перовскитов манганитов, мы здесь сосредоточимся исключительно на четырёхкомпонентных манганитах Ьа1-хАхМпО3, и среди них в основном на наиболее изученных системах: Ьа1-хСахМпО3. Это простейший представитель семейства Раддлесдена - Поппера - термодинамически устойчивых слоистых перовскитов манганитов с общей химической формулой (Я1-хАх)и+1МпиО3и+1 (п>1). В качестве примера, на рисунке 1.2 представлена структура нелегированного тройного оксида этой серии с п=1, т.е. Я2МО4. Как видно из рисунка, а так же следует из общей формулы, оксиды этого семейства состоят из слоёв МО2, разделённым относительно большим зазором, которые

с ростом п всё больше заполняются слоями ЯО. Последовательное увеличение количества слоёв ЯО, или, другими словами, синтез соединений (Я1-хАх)п+1МппО3п+1, приводит к систематическому уменьшению пространственной анизотропии решётки, и когда п ^ да она превращается в максимально изотропную систему, т. е. кубическую.

Рисунок 1.2. Кристаллическая ячейка первого (п=1) члена ряда Раддлесдена - Поппера соединения Я2МО4, имеющего ярко выраженную

слоистую структуру [13].

На рисунке 1.3, представлена часть общего вида идеальной структуры ЯМО3. Базовым элементом этой структуры служит жёсткий октаэдр МОб/2 (индекс 6/2 подчёркивает, что каждый лиганд делится между ближайшими соседями и не может считаться изолированным). На рисунке 1.3а, так же видно, как и до какой степени можно понизить класс кубических кристаллов, смещая ионы из их положения равновесия в кубе за счёт регулярных вращений и деформаций октаэдров, ячейка которых имеет ион переходного металла по центру. Фактическое положение, как правило, невозможно определить без указания конкретного иона переходного металла, поскольку

известно [14], что оно полностью определяется основным электронным термом этого иона находящимся в кубическом кристаллическом поле. Если этот терм вырожден, его вырождение быстро устраняется октаэдрическим искажением (эффект кооперации Яна-Теллера (ЯТ)). Амплитуда и симметрия этого искажения определяется симметрией вырожденных состояний и силой их связи с коллективными колебательными модами и, в конечном итоге, максимальным уменьшением энергии.

Рисунок 1.3. Различные представления идеальной структуры перовскита ЯМО3 (а) с центральным ионом переходного металла (б) и

редкоземельным (в) [15].

Было бы нецелесообразно рассматривать здесь всевозможные искажения, поскольку на эту тему было опубликовано большое число работ [16-19]. Отметим только, что исходная кубическая система (в зависимости от формы деформации и оси вращения октаэдра) может испытывать тетрагональные, орторомбические или ромбоэдрические искажения, и все это можно найти между различными смешанными оксидами переходных металлов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Усатый Иван Михайлович, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Haghiri-Gosnet, A.-M. CMR manganites: physics, thin films and devices / A.-M. Haghiri-Gosnet, J.-P. Renard // Journal of Physics D: Applied Physics. -2003. - Vol. 36. - CMR manganites. - № 8. - P. R127-R150.

2. Siwach, P.K. Low field magnetotransport in manganites / P.K. Siwach, H.K. Singh, O.N. Srivastava // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2008. -Vol. 20. - № 27. - P. 273201.

3. Tokura, Y. Critical features of colossal magnetoresistive manganites / Y. Tokura // Reports on Progress in Physics. - 2006. - Vol. 69. - № 3. - P. 797-851.

4. Dagotto, E. Open questions in CMR manganites, relevance of clustered states and analogies with other compounds including the cuprates / E. Dagotto // New Journal of Physics. - 2005. - Vol. 7. - P. 67-67.

5. Patil, S.I. Indications of phase separation in polycrystalline La1-xSrxMnO3 for x ~ 0.5 / S.I. Patil [et al.] // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 62. - № 14. - P. 95489554.

6. Krichene, A. Correlation between electrical and magnetic properties of polycrystalline La0.5Ca0.5Mn0.98Bi0.02O3 / A. Krichene, M. Bourouina, D. Venkateshwarlu, P.S. Solanki, S. Rayaprol, V. Ganesan, W. Boujelben, D.G. Kuberkar // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2016. - Vol. 408. -P. 116-120.

7. Yaicle, C. Effect of trivalent cation substitution for manganese upon ferromagnetism in Ln0.57Ca0.43MnO3 (Ln=Pr, Nd) / C. Yaicle, B. Raveau, A. Maignan, M. Hervieu // Solid State Communications. - 2004. - Vol. 132. - № 7. - P. 487-492.

8. Sun, J.R. Doping effects from Fe and Ge for Mn in Lai-xCaxMnO3 (x = 0.150.6) / J.R. Sun, R.W. Li, Y.Z. Zhang, B.G. Shen. - P. 7.

9. Локтев, В.М. Особенности физических свойств и колоссальное магнитосопротивление манганитов / В.М. Локтев, Ю.Г. Погорелов // Физика Низких Температур. - 2000. - Vol. 26. - № 3. - P. 231-261.

10. Shenoy, V.B. Electronic phase separation and other novel phenomena and properties exhibited by mixed-valent rare-earth manganites and related materials / V.B. Shenoy, C.N.R. Rao // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 2008. - Vol. 366. - № 1862.

- P. 63-82.

11. Ramakrishnan, T.V. Modelling colossal magnetoresistance manganites / T.V. Ramakrishnan // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2007. - Vol. 19. -№ 12. - P. 125211.

12. Dagotto, E. Colossal Magnetoresistant Materials: The Key Role of Phase Separation / E. Dagotto, T. Hotta, A. Moreo // Physics Reports. - 2001. -Vol. 344. - Colossal Magnetoresistant Materials. - № 1-3. - P. 1-153.

13. Tomkiewicz, A.C. Oxygen transport pathways in Ruddlesden-Popper structured oxides revealed via in situ neutron diffraction / A.C. Tomkiewicz, M. Tamimi, A. Huq, S. Mcintosh // Journal of Materials Chemistry A. - 2015. -Vol. 3. - № 43. - P. 21864-21874.

14. Abragam, A. Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions : Oxford Classic Texts in the Physical Sciences / A. Abragam, B. Bleaney. - Oxford, New York: Oxford University Press, 2012. - 726 p.

15. Perovskite Structure [Электронный ресурс]. - URL: https://explorermaterials.wordpress.com/basic-concepts/perovskite-structure/ (дата обращения: 08.12.2020).

16. Neumeier, J.J. Substantial pressure effects on the electrical resistivity and ferromagnetic transition temperature of Lai-xCaxMnO3 / J.J. Neumeier, M.F. Hundley, J.D. Thompson, R.H. Heffner // Physical Review B. - 1995. - Vol. 52.

- № 10. - P. R7006-R7009.

17. Tyson, T.A. Evidence for a local lattice distortion in Ca-doped LaMnÜ3 / T.A. Tyson, J.M. de Leon, S.D. Conradson, A.R. Bishop, J.J. Neumeier, H. Röder, J. Zang // Physical Review B. - 1996. - Vol. 53. - № 21. - P. 1398513988.

18. Martin, M.C. Magnetism and structural distortion in the Lao.7Sro.3MnÜ3 metallic ferromagnet / M.C. Martin, G. Shirane, Y. Endoh, K. Hirota, Y. Moritomo, Y. Tokura // Physical Review B. - 1996. - Vol. 53. - № 21. -P. 14285-14290.

19. Dai, P. Experimental evidence for the dynamic Jahn-Teller effect in Lao.65Cao.35MnÜ3 / P. Dai, J. Zhang, H.A. Mook, S.-H. Liou, P.A. Dowben, E.W. Plummer // Physical Review B. - 1996. - Vol. 54. - № 6. - P. R3694-R3697.

20. Kugel', K.I. The Jahn-Teller effect and magnetism: transition metal compounds / K.I. Kugel', D.I. Khomskii // Soviet Physics Uspekhi. - 1982. -Vol. 25. - The Jahn-Teller effect and magnetism. - № 4. - P. 231.

21. Jonker, G.H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure / G.H. Jonker, J.H. Van Santen // Physica. - 1950. - Vol. 16. - № 3. -P. 337-349.

22. Goodenough, J.B. Colossal Magnetoresistance in Ln1-xAxMnÜ3 Perovskites / J.B. Goodenough // Australian Journal of Physics. - 1999. - Vol. 52. - № 2. -P. 155-186.

23. Localized to itinerant electronic transition in perovskite oxides : Structure and bonding / eds. J.B. Goodenough, S.L. Cooper. - Berlin: New York : Springer, 2001. - 98. - 239 p.

24. Hwang, H.Y. Lattice Effects on the Magnetoresistance in Doped LaMnÜ3 / H.Y. Hwang, S.-W. Cheong, P.G. Radaelli, M. Marezio, B. Batlogg // Physical Review Letters. - 1995. - Vol. 75. - № 5. - P. 914-917.

25. Battle, P.D. Layered Ruddlesden-Popper Manganese Oxides: Synthesis and Cation Ürdering / P.D. Battle, M.A. Green, N.S. Laskey, J.E. Millburn, L. Murphy, M.J. Rosseinsky, S.P. Sullivan, J.F. Vente // Chemistry of Materials. -

1997. - Vol. 9. - Layered Ruddlesden-Popper Manganese Oxides. - № 2. -P. 552-559.

26. Argyriou, D.N. Structure and Magnetism in the Layered CMR Manganites La2-2xSri+2xMn2Ü7 (x= 0.3, 0.4) / D.N. Argyriou, J.F. Mitchell, J.D. Jorgensen, J.B. Goodenough, P.G. Radaelli, D.E. Cox, H.N. Bordallo // Australian Journal of Physics. - 1999. - Vol. 52. - № 2. - P. 279-304.

27. Roosmalen, J.A.M. van. The Defect Chemistry of LaMnO3±s: 4. Defect Model for LaMnÜ3+s / J.A.M. van Roosmalen, E.H.P. Cordfunke // Journal of Solid State Chemistry. - 1994. - Vol. 110. - The Defect Chemistry of LaMnÜ3±s. - № 1. - P. 109-112.

28. Hundley, M.F. Thermoelectric power of Lai-xCaxMnO3+s: Inadequacy of the nominal Mn3+/4+ valence approach / M.F. Hundley, J.J. Neumeier // Physical Review B. - 1997. - Vol. 55. - Thermoelectric power of Lai-xCaxMnÜ3+5. -№ 17. - P. 11511-11515.

29. Fletcher, J.R. The Jahn-Teller effect of octahedrally co-ordinated 3d4 ions / J.R. Fletcher, K.W.H. Stevens // Journal of Physics C: Solid State Physics. -1969. - Vol. 2. - № 3. - P. 444.

30. Goodenough, J.B. Theory of the Role of Covalence in the Perovskite-Type Manganites [La, Mn (II)]MnÜ3 / J.B. Goodenough // Physical Review. - 1955. -Vol. 100. - № 2. - P. 564-573.

31. Millis, A.J. Double Exchange Alone Does Not Explain the Resistivity of La1-xSrxMnÜ3 / A.J. Millis, P.B. Littlewood, B.I. Shraiman // Physical Review Letters. - 1995. - Vol. 74. - № 25. - P. 5144-5147.

32. Elemans, J.B.A.A. The crystallographic and magnetic structures of Lai-xBaxMni-xMexÜ3 (Me = Mn or Ti) / J.B.A.A. Elemans, B. Van Laar, K.R. Van Der Veen, B.Ü. Loopstra // Journal of Solid State Chemistry. - 1971. -Vol. 3. - № 2. - P. 238-242.

33. Satpathy, S. Electronic Structure of the Perovskite Oxides: Lai-xCaxMnÜ3 / S. Satpathy, Z.S. Popovic, F.R. Vukajlovic // Physical Review Letters. - 1996. -Vol. 76. - Electronic Structure of the Perovskite Oxides. - № 6. - P. 960-963.

34. Bocquet, A.E. Electronic structure of 3d-transition-metal compounds by analysis of the 2p core-level photoemission spectra / A.E. Bocquet, T. Mizokawa, T. Saitoh, H. Namatame, A. Fujimori // Physical Review B. - 1992. - Vol. 46. -№ 7. - P. 3771-3784.

35. Chainani, A. Electron spectroscopic investigation of the semiconductor metal transition in La1-xSrxMnÜ3 / A. Chainani, M. Mathew, D.D. Sarma // Physical Review B. - 1993. - Vol. 47. - № 23. - P. 15397-15403.

36. Röder, H. Lattice Effects in the Colossal-Magnetoresistance Manganites / H. Röder, J. Zang, A.R. Bishop // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 76. - № 8. - P. 1356-1359.

37. Millis, A.J. Lattice effects in magnetoresistive manganese perovskites / A.J. Millis // Nature. - 1998. - Vol. 392. - № 6672. - P. 147-150.

38. Cahn, R.W. Rapid alloy assessment / R.W. Cahn // Nature. - 2001. -Vol. 410. - № 6829. - P. 643-644.

39. Zener, C. Interaction Between the d Shells in the Transition Metals / C. Zener // Physical Review. - 1951. - Vol. 81. - № 3. - P. 440-444.

40. Anderson, P.W. Considerations on Double Exchange / P.W. Anderson, H. Hasegawa // Physical Review. - 1955. - Vol. 100. - № 2. - P. 675-681.

41. Gennes, P.-G. de. Effects of Double Exchange in Magnetic Crystals / P.-G. de Gennes // Physical Review. - 1960. - Vol. 118. - № 1. - P. 141-154.

42. Alexandrov, A.S. Carrier Density Collapse and Colossal Magnetoresistance in Doped Manganites / A.S. Alexandrov, A.M. Bratkovsky // Physical Review Letters. - 1999. - Vol. 82. - № 1. - P. 141-144.

43. Jonker, G.H. Magnetic compounds wtth perovskite structure III. ferromagnetic compounds of cobalt / G.H. Jonker, J.H. Van Santen // Physica. -1953. - Vol. 19. - № 1. - P. 120-130.

44. Chatterji, T. Colossal Magnetoresistive Manganites. / T. Chatterji. -Dordrecht: Springer, 2011.

45. Murakami, Y. Resonant X-Ray Scattering from Ürbital Ürdering in LaMnÜ3 / Y. Murakami [et al.] // Physical Review Letters. - 1998. - Vol. 81. - № 3. -P. 582-585.

46. Wollan, E.Ü. Neutron Diffraction Study of the Magnetic Properties of the Series of Perovskite-Type Compounds Lai-xCaxMnÜ3 / E.Ü. Wollan, W.C. Koehler // Physical Review. - 1955. - Vol. 100. - № 2. - P. 545-563.

47. Radaelli, P.G. Charge, orbital, and magnetic ordering in La0.5Ca0.5MnÜ3 / P.G. Radaelli, D.E. Cox, M. Marezio, S.-W. Cheong // Physical Review B. -1997. - Vol. 55. - № 5. - P. 3015-3023.

48. Ishihara, S. Theory of orbital excitation and resonant inelastic x-ray scattering in manganites / S. Ishihara, S. Maekawa // Physical Review B. - 2000. - Vol. 62. - № 4. - P. 2338-2345.

49. Zimmermann, M. v. X-ray resonant scattering studies of orbital and charge ordering in La1-xRrxMnÜ3 $ / M. v. Zimmermann [et al.] // Physical Review B. -2001. - Vol. 64. - № 19. - P. 195133.

50. Kajimoto, R. Commensurate-incommensurate transition in the melting process of orbital ordering in Pr0.5Ca0.5MnÜ3 A neutron diffraction study / R. Kajimoto, H. Yoshizawa, Y. Tomioka, Y. Tokura // Physical Review B. - 2001. -Vol. 63. - Commensurate-incommensurate transition in the melting process of orbital ordering in Pr0.5Ca0.5MnÜ3. - № 21. - P. 212407.

51. Kajimoto, R. Anomalous ferromagnetic spin fluctuations in an antiferromagnetic insulator Pri-xCaxMnÜ3 / R. Kajimoto, T. Kakeshita, Y.

Oohara, H. Yoshizawa, Y. Tomioka, Y. Tokura // Physical Review B. - 1998. -Vol. 58. - № 18. - P. R11837-R11840.

52. Tomioka, Y. Charge/orbital ordering in perovskite manganites : Proceedings of the International Conference on Magnetic Materials (ICMM) / Y. Tomioka, T. Okuda, Y. Okimoto, A. Asamitsu, H. Kuwahara, Y. Tokura // Journal of Alloys and Compounds. - 2001. - Vol. 326. - № 1. - P. 27-35.

53. Kawano, H. Magnetic Ordering and Relation to the Metal-Insulator Transition in Pr1 -xSrxMnO3 and Ndi-^SrxMnO3 with x — 1/2 / H. Kawano, R. Kajimoto, H. Yoshizawa, Y. Tomioka, H. Kuwahara, Y. Tokura // Physical Review Letters. - 1997. - Vol. 78. - № 22. - P. 4253-4256.

54. Chmaissem, O. Relationship between structural parameters and the N\'eel temperature in Sri-xCaxMnO3 (0 < x < 1) and Sri-yBayMnO3 (y < 0.2) / O. Chmaissem, B. Dabrowski, S. Kolesnik, J. Mais, D.E. Brown, R. Kruk, P. Prior, B. Pyles, J.D. Jorgensen // Physical Review B. - 2001. - Vol. 64. - № 13. -P. 134412.

55. Urushibara, A. Insulator-metal transition and giant magnetoresistance in La1-xSrxMnO3 / A. Urushibara, Y. Moritomo, T. Arima, A. Asamitsu, G. Kido, Y. Tokura // Physical Review B. - 1995. - Vol. 51. - № 20. - P. 14103-14109.

56. Kawano, H. Magnetic Ordering and Relation to the Metal-Insulator Transition in Pr i - x Sr x MnO3 and Nd i - x Sr x MnO3 with x ~ 1 / 2 / H. Kawano, R. Kajimoto, H. Yoshizawa, Y. Tomioka, H. Kuwahara, Y. Tokura // Physical Review Letters. - 1997. - Vol. 78. - № 22. - P. 4253-4256.

57. Tokura, Y. Giant Magnetotransport Phenomena in Filling-Controlled Kondo Lattice System: La1-xSrxMnO3 / Y. Tokura, A. Urushibara, Y. Moritomo, T. Arima, A. Asamitsu, G. Kido, N. Furukawa // Journal of the Physical Society of Japan. - 1994. - Vol. 63. - Giant Magnetotransport Phenomena in Filling-Controlled Kondo Lattice System. - № 11. - P. 3931-3935.

58. Fujishiro, H. Charge Ordering and Sound Velocity Anomaly in Lai-xSrxMnÜ3 ( x >0.5 ) / H. Fujishiro, T. Fukase, M. Ikebe // Journal of the Physical Society of Japan. - 1998. - Vol. 67. - № 8. - P. 2582-2585.

59. Tokura, Y. Orbital Physics in Transition-Metal Oxides / Y. Tokura // Science. - 2000. - Vol. 288. - № 5465. - P. 462-468.

60. Rao, C.N.R. Charge ordering in the rare earth manganates: the experimental situation / C.N.R. Rao, A. Arulraj, A.K. Cheetham, B. Raveau // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2000. - Vol. 12. - Charge ordering in the rare earth manganates. - № 7. - P. R83-R106.

61. Kundu, A.K. Magnetic Perovskites : Engineering Materials / A.K. Kundu. -New Delhi: Springer India, 2016.

62. Moreo, A. Pseudogap Formation in Models for Manganites / A. Moreo, S. Yunoki, E. Dagotto // Physical Review Letters. - 1999. - Vol. 83. - № 14. -P. 2773-2776.

63. Loudon, J.C. Charge-ordered ferromagnetic phase in La0.5Ca0.5MnÜ3 / J.C. Loudon, N.D. Mathur, P.A. Midgley // Nature. - 2002. - Vol. 420. - № 6917. -P. 797-800.

64. Woodward, P.M. Effect of Compositional Fluctuations on the Phase Transitions in (Nd1/2Sr1/2)MnÜ3 / P.M. Woodward, D.E. Cox, T. Vogt, C.N.R. Rao, A.K. Cheetham // Chemistry of Materials. - 1999. - Vol. 11. - № 12. -P. 3528-3538.

65. Ritter, C. Direct evidence of phase segregation and magnetic-field-induced structural transition in Nd0.5Sr0.5MnO3 by neutron diffraction / C. Ritter, R. Mahendiran, M.R. Ibarra, L. Morellon, A. Maignan, B. Raveau, C.N.R. Rao // Physical Review B. - 2000. - Vol. 61. - № 14. - P. R9229-R9232.

66. Rodriguez-Martinez, L.M. Cation disorder and size effects in magnetoresistive manganese oxide perovskites / L.M. Rodriguez-Martinez, J.P. Attfield // Physical Review B. - 1996. - Vol. 54. - № 22. - P. R15622-R15625.

67. Zhang, G. Synthesis, electronic and magnetic properties of the double B mixed perovskite series Lao.5Sro.5Mni-xFexO3 / G. Zhang, J. Lin // Journal of Alloys and Compounds. - 2010. - Vol. 507. - № 1. - P. 47-52.

68. Ahn, K.H. Magnetic properties and colossal magnetoresistance of La(Ca)Mn O3 materials doped with Fe / K.H. Ahn, X.W. Wu, K. Liu, C.L. Chien // Physical Review B. - 1996. - Vol. 54. - № 21. - P. 15299-15302.

69. Balanda, M. AC Susceptibility Studies of Phase Transitions and Magnetic Relaxation: Conventional, Molecular and Low-Dimensional Magnets / M. Balanda // Acta Physica Polonica A. - 2013. - Vol. 124. - AC Susceptibility Studies of Phase Transitions and Magnetic Relaxation. - № 6. - P. 964-976.

70. Haas, W.J. de. Paramagnetic relaxation in iron ammonium alum at low temperatures / W.J. de Haas, F.K. du Pré // Physica. - 1938. - Vol. 5. - № 6. -P. 501-506.

71. Gorter, C.J. On paramagnetic relaxation in the temperature region of liquid helium / C.J. Gorter, L.C. Van Der Marel, B. Bölger // Physica. - 1954. - Vol. 21. - № 1. - P. 103-109.

72. Reimer, J.A. Proton magnetic resonance studies of plasma deposited a-Si:H films / J.A. Reimer, J.C. Knights // AIP Conference Proceedings. - 1981. -Vol. 73. - Proton magnetic resonance studies of plasma deposited a-Si. - № 1. -P. 78-82.

73. Mulder, C.A.M. Susceptibility of the Cu Mn spin-glass: Frequency and field dependences / C.A.M. Mulder, A.J. van Duyneveldt, J.A. Mydosh // Physical Review B. - 1981. - Vol. 23. - Susceptibility of the Cu Mn spin-glass. - № 3. -P. 1384-1396.

74. Ishida, T. Fundamental and harmonic susceptibilities of YBa2Cu3O7-s / T. Ishida, R.B. Goldfarb // Physical Review B. - 1990. - Vol. 41. - № 13. - P. 89378948.

75. Quenneville, E. Electronic transport by small polarons in La0.5Sr0.5MnO3 / E. Quenneville, M. Meunier, A. Yelon, F. Morin // Journal of Applied Physics. -2001. - Vol. 90. - № 4. - P. 1891-1897.

76. Coey, J.M.D. Mixed-valence manganites / J.M.D. Coey, M. Viret, S. von Molnar // Advances in Physics. - 1999. - Vol. 48. - № 2. - P. 167-293.

77. Laiho, R. Variable-range hopping conductivity in La^Ca* Mn^FejO: evidence of a complex gap in density of states near the Fermi level / R. Laiho [et al.] // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2002. - Vol. 14. - Variable-range hopping conductivity in La1-xCax Mn1-yFeyO3. - № 34. - P. 8043-8055.

78. Ramirez, A.P. Thermodynamic and Electron Diffraction Signatures of Charge and Spin Ordering in Lai-xCaxMnO3 / A.P. Ramirez, P. Schiffer, S.-W. Cheong, C.H. Chen, W. Bao, T.T.M. Palstra, P.L. Gammel, D.J. Bishop, B. Zegarski // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 76. - № 17. - P. 3188-3191.

79. Shklovskii, B.I. Electronic Properties of Doped Semiconductors : Springer Series in Solid-State Sciences. Vol. 45 / B.I. Shklovskii, A.L. Efros; coll. M. Cardona, P. Fulde, H.-J. Queisser. - Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1984.

80. Viret, M. Magnetic localization in mixed-valence manganites / M. Viret, L. Ranno, J.M.D. Coey // Physical Review B. - 1997. - Vol. 55. - № 13. - P. 80678070.

81. Boer, J.H. de. Semi-conductors with partially and with completely filled 3d-lattice bands / J.H. de Boer, E.J.W. Verwey // Proceedings of the Physical Society. - 1937. - Vol. 49. - № 4S. - P. 59-71.

82. Mott, N.F. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials : Oxford Classic Texts in the Physical Sciences / N.F. Mott, E.A. Davis. - OUP Oxford, 2012.

83. Гантмахер, В.Ф. Электроны в неупорядоченных средах / В.Ф. Гантмахер. - Физматлит. - Москва, 2013. - 288 p.

84. Petrov, A.N. Thermodynamics, defect structure, and charge transfer in doped lanthanum cobaltites: an overview / A.N. Petrov, V.A. Cherepanov, A.Yu. Zuev // Journal of Solid State Electrochemistry. - 2006. - Vol. 10. - Thermodynamics, defect structure, and charge transfer in doped lanthanum cobaltites. - № 8. -P. 517-537.

85. Miller, A. Impurity Conduction at Low Concentrations / A. Miller, E. Abrahams // Physical Review. - 1960. - Vol. 120. - № 3. - P. 745-755.

86. Захвалинский, В.С. Исследование электропроводности манганита перовскита La0.5Sr0.5MnÜ3 / В.С. Захвалинский, И.М. Усатый, О.Н. Иванов, С.В. Иванчихин, Т.Б. Никуличева, Ф.Ф. Ниязи, В.М. Емельянов // Известия Юго-Западного Государственного Университета. Серия: Техника И Технологии. - 2019. - Vol. 9. - № 1 (30). - P. 68-77.

87. Захвалинский, В.С. Исследование электропроводности в манганите перовските La0.5Sr0.5MnÜ3 / В.С. Захвалинский, И.М. Усатый // Сборник статей XX Международной научно-практической конференции EUROPEAN RESEARCH. - Пенза: Наука и Просвещение, 2019. - P. 19-24.

88. Akimoto, T. Antiferromagnetic metallic state in doped manganites / T. Akimoto, Y. Maruyama, Y. Moritomo, A. Nakamura, K. Hirota, K. Ühoyama, M. Ühashi // Physical Review B. - 1998. - Vol. 57. - № 10. - P. R5594-R5597.

89. Hemberger, J. Structural, magnetic and electrical properties of single crystalline La1-xSrxMnÜ3 for 0.4 < x < 0.85 / J. Hemberger, A. Krimmel, T. Kurz, H.-A.K. von Nidda, V.Y. Ivanov, A.A. Mukhin, A.M. Balbashov, A. Loidl // Physical Review B. - 2002. - Vol. 66. - № 9. - P. 094410.

90. Moritomo, Y. Antiferromagnetic metallic state in the heavily doped region of perovskite manganites / Y. Moritomo, T. Akimoto, A. Nakamura, K. Ühoyama, M. Ühashi // Physical Review B. - 1998. - Vol. 58. - № 9. - P. 55445549.

91. Khomskii, D. Fine mist versus large droplets in phase separated manganites / D. Khomskii, L. Khomskii // Physical Review B. - 2003. - Vol. 67. - № 5. -P. 052406.

92. Orlova, T.S. Effect of Fe doping on structure, charge ordering, magnetic and transport properties of La0.33Ca0.67Mni- y Fe y O3 (0< y <0.06) / T.S. Orlova, J.Y. Laval, P. Monod, J.G. Noudem, V.S. Zahvalinskii, V.S. Vikhnin, Y.P. Stepanov // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2006. - Vol. 18. - № 29. - P. 67296748.

93. Ioffe, A.F. Non-Crystalline, Amorphous, and Liquid Electronic Semiconductors / A.F. Ioffe, A.R. Regel. - 1960. - P. 237-291.

94. Усатый, И.М. Исследование магнитных свойств, механизмов электропроводности и магнитосопротивления в La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 при 0<y<0.1 / И.М. Усатый, В.С. Захвалинский // Наука и технологии: достижения и инновации. - Москва: Научная общественная организация "Профессиональная наука," 2020. - P. 48-52.

95. Усатый, И.М. Магнитные свойства, механизмы электропроводности и магнитосопротивления в La0.5Sr0.5Mn1-yFeyO3 при 0 < у < 0.1 / И.М. Усатый, В.С. Захвалинский, О.Н. Иванов, Т.А. Ерина // Прикладная Математика & Физика. - 2020. - Vol. 52. - № 4.

96. Li, Y. Effects of Fe doping on magnetic and transport properties in Pr0.75Na 0.25MnO 3 / Y. Li, Q. Cheng, R. Su, Y. Sui, W. Su // physica status solidi (a). -2010. - Vol. 207. - № 1. - P. 194-198.

97. Ogale, S.B. Transport properties, magnetic ordering, and hyperfine interactions in Fe-doped La0.75Ca0.25MnO3: Localization-delocalization transition / S.B. Ogale, R. Shreekala, R. Bathe, S.K. Date, S.I. Patil, B. Hannoyer, F. Petit, G. Marest // Physical Review B. - 1998. - Vol. 57. - Transport properties, magnetic ordering, and hyperfine interactions in Fe-doped La0.75Ca0.25MnO3. -№ 13. - P. 7841-7845.

98. Dagotto, E. Colossal magnetoresistant materials: the key role of phase separation / E. Dagotto, T. Hotta, A. Moreo // Physics Reports. - 2001. -Vol. 344. - Colossal magnetoresistant materials. - № 1-3. - P. 1-153.

99. Dagotto, E. Nanoscale phase separation and colossal magnetoresistance: the physics of manganites and related compounds. Nanoscale phase separation and colossal magnetoresistance / E. Dagotto. - Berlin; London: Springer, 2011.

100. Roy, M. Doping-induced transition from double exchange to charge order in Lai-xCa*MnÜ3 near x = 0.50 / M. Roy, J.F. Mitchell, A.P. Ramirez, P. Schiffer // Physical Review B. - 1998. - Vol. 58. - № 9. - P. 5185-5188.

101. Zhou, H.-D. Transport properties of Lai-xCaxMnÜ3 (0.5 < x < 1) / H.-D. Zhou, R.-K. Zheng, G. Li, S.-J. Feng, F. Liu, X.-J. Fan, X.-G. Li // The European Physical Journal B. - 2002. - Vol. 26. - Transport properties of Lai-xCaxMnÜ3 (0.5 < x < 1) - № 4. - P. 467-471.

102. Zakhvalinskii, V.S. Variable-range hopping conductivity of La1-xSrx Mn1-yFeyÜ3 / V.S. Zakhvalinskii, R. Laiho, A.V. Lashkul, K.G. Lisunov, E. Lähderanta, Y.S. Nekrasova, P.A. Petrenko, V.N. Stamov // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2011. - Vol. 23. - № 1. - P. 015802.

103. Biswas, A. The Density of States of hole-doped Manganites: A Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy study / A. Biswas, S. Elizabeth, A.K. Raychaudhuri, H.L. Bhat // Physical Review B. - 1999. - Vol. 59. - The Density of States of hole-doped Manganites. - № 8. - P. 5368-5376.

104. Varma, C.M. Electronic and magnetic states in the giant magnetoresistive compounds / C.M. Varma // Physical Review B. - 1996. - Vol. 54. - № 10. -P. 7328-7333.

105. Millis, A.J. Double Exchange Alone Does Not Explain the Resistivity of La1-xSrxMnÜ3 / A.J. Millis, P.B. Littlewood, B.I. Shraiman // Physical Review Letters. - 1995. - Vol. 74. - № 25. - P. 5144-5147.

106. Wagner, P. Spin Dependent Hopping and Colossal Negative Magnetoresistance in Epitaxial Nd0.52Sr0.48MnÜ3 Films in Fields up to 50 T / P.

Wagner, I. Gordon, L. Trappeniers, J. Vanacken, F. Herlach, V.V. Moshchalkov, Y. Bruynseraede // Physical Review Letters. - 1998. - Vol. 81. - № 18. -P. 3980-3983.

107. Levy, P. Effects of Fe doping in La1/2Ca1/2MnÜ3 / P. Levy, L. Granja, E. Indelicato, D. Vega, G. Polla, F. Parisi // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2001. - Vols. 226-230. - P. 794-796.

108. Culo, M. Magnetotransport properties of La1-xCaxMnÜ3 (0.52 < x < 0.75): Signature of phase coexistence / M. Culo, M. Basletic, E. Tafra, A. Hamzic, S. Tomic, F. Fischgrabe, V. Moshnyaga, B. Korin-Hamzic // Thin Solid Films. -2017. - Vol. 631. - Magnetotransport properties of La 1-x Ca x MnO 3 (0.52 < x < 0.75). - P. 205-212.

109. O'Donnell, J. Low-field magnetoresistance in tetragonal La1-xSrxMnÜ3 films / J. O'Donnell, M. Onellion, M.S. Rzchowski, J.N. Eckstein, I. Bozovic // Physical Review B. - 1997. - Vol. 55. - № 9. - P. 5873-5879.

110. Blasco, J. A systematic study of structural, magnetic and electrical properties of perovskites / J. Blasco, J. Garcia, J.M. de Teresa, M.R. Ibarra, P.A. Algarabel, C. Marquina // Journal of Physics: Condensed Matter. - 1996. - Vol. 8. - № 40. -P. 7427-7442.

111. Zhou, J.-S. Unusual thermoelectric power of single-crystal La1.2Sr1.8MnÜ7 / J.-S. Zhou, J.B. Goodenough, J.F. Mitchell // Physical Review B. - 1998. -Vol. 58. - № 2. - P. R579-R582.

112. Uehara, M. Percolative phase separation underlies colossal magnetoresistance in mixed-valent manganites / M. Uehara, S. Mori, C.H. Chen, S.-W. Cheong // Nature. - 1999. - Vol. 399. - № 6736. - P. 560-563.

113. Chun, S.H. Breakdown of the lattice polaron picture in La0.7Ca0.3MnÜ3 single crystals / S.H. Chun, M.B. Salamon, Y. Tomioka, Y. Tokura // Physical Review B. - 2000. - Vol. 61. - № 14. - P. R9225-R9228.

114. Billinge, S.J.L. Evidence for charge localization in the ferromagnetic phase of Lai-xCaxMnÜ3 from high real-space-resolution x-ray diffraction / S.J.L.

Billinge, Th. Proffen, V. Petkov, J.L. Sarrao, S. Kycia // Physical Review B. -2000. - Vol. 62. - № 2. - P. 1203-1211.

115. Yanchevskii, Ü.Z. Crystallographic, electrical, and magnetic properties of the system LacuSrc^Mni-Fe^ / O.Z. Yanchevskii, O.I. V'yunov, A.G. Belous, A.I. Tovstolytkin // Low Temperature Physics. - 2006. - Vol. 32. - № 2. -P. 134-138.

116. Pashchenko, V.P. Structural imperfections and magnetoresistive properties of the ceramic La0.6Sr0.2Mni.2-xFexÜ3±s / V.P. Pashchenko, A.A. Shemyakov, A.V. Pashchenko, V.K. Prokopenko, Yu.F. Revenko, V.A. Turchenko, V.N. Varyukhin, V.P. D'yakonov, H. Szymczak // Low Temperature Physics. - 2007. - Vol. 33. - № 8. - P. 663-671.

117. Zakhvalinskii, V.S. Phase separation, ferromagnetism and magnetic irreversibility in La1-xSrx Mn^Fe^ / V.S. Zakhvalinskii, R. Laiho, A.V. Lashkul, K.G. Lisunov, E. Lähderanta, Yu.S. Nekrasova, P.A. Petrenko // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2011. - Vol. 323. - № 16. - P. 21862191.

118. Jonker, G.H. Semiconducting properties of mixed crystals with perovskite structure / G.H. Jonker // Physica. - 1954. - Vol. 20. - № 7. - P. 1118-1122.

119. Laiho, R. Low-field magnetic properties as indication of disorder, frustration and cluster formation effects in La1-xCaxMn1-yFeyÜ3 / R. Laiho, K.G. Lisunov, E. La // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2002. - P. 8.

120. Laiho, R. Coexistence of ferromagnetic and spin-glass phenomena in La1- x CaxMnÜ3 (0< x <0.4) / R. Laiho, K.G. Lisunov, E. Lähderanta, P. Petrenko, J. Salminen, V.N. Stamov, V.S. Zakhvalinskii // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2000. - Vol. 12. - № 26. - P. 5751-5764.

121. Laiho, R. Influence of the phase separation effect on low-field magnetic properties of Lai-xBaxMnÜ3 / R. Laiho, K.G. Lisunov, E. Lähderanta, V.S. Zakhvalinskii, V.L. Kozhevnikov, I.A. Leonidov, E.B. Mitberg, M.V. Patrakeev

// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2005. - Vol. 293. - № 3. -P. 892-902.

122. Nam, D.N.H. Ferromagnetism and frustration in Nd0.7Sr0.3MnO3 / D.N.H. Nam, R. Mathieu, P. Nordblad, N.V. Khiem, N.X. Phuc // Physical Review B. -2000. - Vol. 62. - № 2. - P. 1027-1032.

123. Mathieu, R. Short-range ferromagnetism and spin-glass state in Y0.7Ca0.3MnO3 / R. Mathieu, P. Nordblad, D.N.H. Nam, N.X. Phuc, N.V. Khiem // Physical Review B. - 2001. - Vol. 63. - № 17. - P. 174405.

124. Moriya, T. New Mechanism of Anisotropic Superexchange Interaction / T. Moriya // Physical Review Letters. - 1960. - Vol. 4. - № 5. - P. 228-230.

125. Усатый, И. Конструкционные Особенности В Установках Для Измерения Комплексной Магнитной Восприимчивости Индуктивным Методом / И. Усатый, С. Захвалинский // Научные Ведомости Белгородского Государственного Университета. Серия: Математика. Физика. - 2018. - Vol. 50. - № 3. - P. 317-322.

126. Simopoulos, A. Study of Fe-doped La1-xCaxMnO3 (x — 1/3) using Mossbauer spectroscopy and neutron diffraction / A. Simopoulos, M. Pissas, G. Kallias, E. Devlin, N. Moutis, I. Panagiotopoulos, D. Niarchos, C. Christides, R. Sonntag // Physical Review B. - 1999. - Vol. 59. - № 2. - P. 1263-1271.

127. Usatyy, I.M. Field-Induced First-Order to Second-Order Magnetic Phase Transition in La0.7Ca0.3Mn0.91Fe0.09O3 / I.M. Usatyy // Сборник статей VI Международной научно-практической конференции. В 2-х частях Приоритетные направления развития науки и образования. - Пенза: "Наука и Просвещение" (ИП Гуляев Г.Ю.), 2019. - P. 16-19.

128. Almeida, J.R.L. de. Glassy behaviour in pyrochlores: a spin glass approach / J.R.L. de Almeida // Journal of Physics: Condensed Matter. - 1999. - Vol. 11. -Glassy behaviour in pyrochlores. - № 21. - P. L223-L227.

129. Usatyy, I.M. Variable-range hopping conductivity in La1-xSrxMn1-yFeyO3 (x — 0.5; y — 0, 0.02, 0.1) / I.M. Usatyy, V.S. Zakhvalinskii, O.N. Ivanov, S.V.

Ivanichikhin, A.A. Morocho // Ferroelectrics. - 2020. - Vol. 561. - № 1. - P. 1222.

130. Усатый, И.М. Магнитный фазовый переход в La1 - xSrxMn1 - yFeyO3 (x = 0,5, j = 0 - 0,1) / И.М. Усатый, В.С. Захвалинский, М.Н. Япрынцев, С.В. Иванчихин // Известия Юго-Западного Государственного Университета. Серия: Техника И Технологии. - 2020. - Vol. 10. - № 1. - P. 57-70.

131. Sun, J.R. Doping effects from Fe and Ge for Mn in Lai-xCaxMnO3 (x= 0.150.6) / J.R. Sun, R.W. Li, Y.Z. Zhang, B.G. Shen // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2001. - Vol. 34. - № 9. - P. 1333-1338.

132. Dho, J. Anomalous Thermal Hysteresis in Magnetization and Resistivity of Lai-xSrxMnO3 / J. Dho, W.S. Kim, N.H. Hur // Physical Review Letters. - 2001. -Vol. 87. - № 18. - P. 187201.

133. Kuwahara, H. Two-Dimensional Charge-Transport and Spin-Valve Effect in the Layered Antiferromagnet Nd0.45Sr0.55MnO3 / H. Kuwahara, T. Okuda, Y. Tomioka, A. Asamitsu, Y. Tokura // Physical Review Letters. - 1999. - Vol. 82. - № 21. - P. 4316-4319.