Магнитотранспортные свойства материалов на основе замещенных манганитов лантана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Семёнов, Сергей Васильевич

• Семёнов, Сергей Васильевич
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Семёнов, Сергей Васильевич

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

I. МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЗАМЕЩЕННЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА (ОБЗОР)

1.1. Магнитосопротивление монокристаллических материалов на

основе замещенных манганитов лантана

1.2. Магнитосопротивление поликристаллических материалов на

основе замещенных манганитов лантана

1.2.1. Спин-поляризованный транспорт в замещенных манганитах лантана. Туннельное магнитосопротивление

1.2.2. Низкотемпературный минимум сопротивления поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана. Гистерезис магнитосопротивления

1.3. вольт-амперные характеристики материалов на основе замещенных манганитов лантана

1.3.1. Отрицательное дифференциальное сопротивление на ВАХ замещенных манганитов. Разрушение зарядового упорядочения или джоулев разогрев?

1.4. Постановка задачи

II. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТОТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЗАМЕЩЕННЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА

2.1. Введение

2.2. Приготовление и состав образцов

2.2.1. Приготовление поликристаллических объемных образцов Ьа07Са0 3МпОз

2.2.2. Приготовление монокристаллических объемных образцов

(Ъао.5Еио.5)о.7РЬо.зМпОз

2.2.3. Приготовление поликристаллических объемных образцов (1а0.5Еи0~5)о.7РЬо.зМп03

2.3. Измерения магнитных и транспортных свойств. Экспериментальные установки

2.3.1. Измерение магнитных свойств

2.3.2. Измерения удельного сопротивления, магнитосопротивление, ВАХ материалов на основе замещенных манганитов лантан

2.3.3. Измерения теплоемкости и теплопроводности

III. МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЗАМЕЩЕННЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

3.1. Введение

3.2. Гистерезис магнитосопротивления в гранулярном Ьао.7Сао.зМпОз при низких температурах

3.3. Сравнение магнитных и транспортных свойств монокристаллического (Ьао.5Еио.5)о.7РЬо.зМпОз и поликристаллического образца, приготовленного из монокристаллов (Ьао.5Еио.5)о.7РЬо.зМпОз

3.4. Гистерезис магнитосопротивленкя поликристаллического (ьао.5еио.5)о.7рьо.змпоз при низких температурах

3.5. Выводы

IV. ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЗАМЕЩЕННЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА

4.1. Введение

4.2. Нелинейные вольт-амперные характеристики монокристаллического (ьао.5еио.5)о.7рьо.змп03 как проявление неравновесного разогрева носителей

4.3. Магнитосопротивление поликристаллического Ьао.7Сао.зМпОз в

условиях неравновесного перегрева носителей

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитотранспортные свойства материалов на основе замещенных манганитов лантана»

Введение

Актуальность

За последние двадцать лет физические свойства материалов на основе замещенных манганитов лантана активно изучались. Такой интерес к данным системам, прежде всего, вызван многообразием наблюдаемых физических явлений, таких как колоссальное отрицательное магнитосопротивление (KMC), переход металл-диэлектрик, высокая степень спиновой поляризации, индуцированные транспортным током и оптическим излучением резистивные переключения и т.д. Всё это делает материалы на основе замещенных манганитов перспективными в плане практического применения. Однако, для эффективного применения манганитов в устройствах функциональной микроэлектроники необходимо понимание физических механизмов, ответственных за наблюдаемые явления. Несмотря на большое количество работ, причины возникновения многих свойств замещенных манганитов, включая эффект KMC, до конца не ясны. Таким образом, исследования магнитотранспортных свойств материалов на основе замещенных манганитов лантана являются актуальными, как с точки зрения прикладной, так и с точки зрения фундаментальной науки.

Целью данной работы является экспериментальное выяснение:

1) физических механизмов, определяющих низкотемпературный минимум электросопротивления и гистерезис магнитосопротивления поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана.

2) механизмов, ответственных за нелинейный электрический транспорт моно- и поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана.

Научная новизна и практическая значимость

1) При проведении сравнительных исследований moho-, и поликристаллических замещенных манганитов впервые использовался подход, когда поликристаллический образец синтезировался из серии монокристаллических образцов того же состава. Экспериментально показано, что в процессе синтеза поликристаллического образца на границах гранул формируется антиферромагнитная фаза с TN ~ 40 К.

2) Предложена модель, объясняющая появление гистерезиса магнитосопротивления в широком интервале магнитных полей, выше полей насыщения ферромагнитных гранул в поликристаллических материалах на основе замещенных манганитов лантана. Наблюдаемый гистерезис объясняется спин-зависимым туннелированием носителей в сети туннельных контактов ферромагнитный металл - антиферромагнитный диэлектрик - ферромагнитный металл.

3) Показано, что при исследовании вольт-амперных характеристик оксидных материалов с низкой теплопроводностью, к которым также относятся замещенные манганиты лантана, необходимо учитывать внутренний локальный перегрев образца, который может приводить к возникновению как гистерезисных особенностей, так и к появлению участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперных характеристиках.

4) Впервые обнаружена смена характера зависимостей магнитосопротивления замещенных манганитов лантана при измерениях в больших плотностях транспортного тока. Обнаружено, что при данных условиях зависимости р(Н) характеризуются как обычным для манганитов отрицательным, так и раннее не наблюдавшимся положительным магнитосопротивлением.

Полученные в данной работе результаты, несомненно, имеют практическую значимость, поскольку расширяют перспективы практического применения материалов на основе замещенных манганитов лантана.

Публикации

По данным диссертационной работы опубликовано пять статей в центральной научной печати.

1) Шайхутдинов К.А., Семенов С.В., Балаев Д.А., Петров М.И., Волков Н.В. Гистерезис магнитосопротивления в гранулярном ЬаоуСаозМпОз при низких температурах // ФТТ. - 2009. - Т.51(№ 4). - С. 734-736.

2) Shaykhutdinov К.А., Popkov S.I., Semenov S.V., Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Sablina K.A., Volkov N.V. Low-temperature resistivity of polycrystalline (Lao 5Eu0 5)o 7Pb0 зМп03 in a magnetic fields // J. Phys.: Conf. Ser. - 2010. - Vol. 200(№5). -P. 052025.

3) Shaykhutdinov K.A., Popkov S.I., Balaev D.A., Semenov S.V., Bykov A.A., Dubrovskiy A.A., Sapronova N.V., Volkov N.V. Non-linear current-voltage characteristics of (Lao 5Eu0 5)0 7Pbo зМп03 single crystals: Possible manifestation of the internal heating of charge carriers // Physica B. - 2010. - Vol. 405(№ 24). - P. 4961-4965.

4) Shaykhutdinov K.A., Popkov S.I., Semenov S.V., Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Sablina K.A., Sapronova N.V., Volkov N.V. Low-temperature resistance and magnetoresistance hysteresis in polycrystalline (Lao 5Eu0 5)0 7Pb0 3МПО3 // J- Appl. Phys. - 2011. - Vol. 109(№ 5). - P. 053711.

5) Shaykhutdinov K.A., Semenov S.V., Popkov S.I., Balaev D.A., Bykov A.A., Dubrovskiy A.A., Petrov M.I., Volkov N.V. Magnetoresistance of substituted lanthanum manganites Lao 7Cao 3МПО3 upon nonequilibrium overheating of carriers // J. Appl. Phys. - 2011. - Vol. 109(№ 8). - P. 083711.

Апробация

Результаты, полученные в работе, докладывались на следующих конференциях: III Международная Конференция «Фундаментальные Проблемы Высокотемпературной Сверхпроводимости» (ФПС'08) 13-17 Октября 2008, г. Звенигород; The International Conference on Magnetism 2009 (ICM-2009), July 26 - 31, 2009, Karlsruhe, Germany; III Международный, междисциплинарный

симпозиум «Среды со структурным и магнитным упорядочением» (Multiferroics-З), сентябрь 2011 п. Лоо,; XIV Международный, междисциплинарный симпозиум «Упорядочение в минералах и сплавах» (ОМА-14), сентябрь 2011, п. JIoo; XIV Международный, междисциплинарный симпозиум «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» (ODPO-14), сентябрь 2011, п. Лоо; Структура диссертации

В первом разделе проведен обзор экспериментальных работ, посвященных исследованию магнитотранспортных свойств материалов на основе замещенных манганитов лантана. Основное внимание уделено работам, в которых был обнаружен низкотемпературный минимум электросопротивления и гистерезис магнитосопротивления

поликристаллических замещенных манганитов лантана. Кроме этого, рассмотрены работы, в которых на вольт-амперных характеристиках замещенных манганитов наблюдались участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением. В конце литературного обзора дана постановка задачи.

Во втором разделе приведены методики синтеза moho-, и поликристаллических образцов замещенных манганитов лантана, исследуемых в данной работе. Описаны экспериментальные установки, и основные методики измерений магнитных и транспортных свойств, использованные при проведении исследований.

В третьем разделе подробно исследованы магнитотранспортные свойства поликристаллического ЬаоуСаозМпОз в широком интервале температур и магнитных полей. Основное внимание уделено аномально большому гистерезису магнитосопротивления в области низких температур (4.2 К). Проведен сравнительный экспериментальный анализ магнитотранспортных свойств moho-, и поликристаллического замещенного манганита (ЬаозЕиозХпРЬозМпОз. Экспериментально обнаружено, что в процессе синтеза

поликристаллического (Ъао.5Еио.5)о.7РЬо.зМпОз формируются диэлектрические границы гранул, обладающие антиферромагнитным упорядочением с TN~40 К. Гистерезис магнитосопротивления в области низких температур, наблюдаемый для поликристаллических замещенных манганитов, качественно объяснён в рамках модели, рассматривающей спин-зависимое туннелирование носителей тока в сети контактов ферромагнитный металл - антиферромагнитный диэлектрик - ферромагнитный металл.

В четвертом разделе приведены результаты исследования вольт-амперных характеристик как moho-, так и поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана в широком диапазоне транспортных токов. На ВАХ монокристаллического (Ьао.5Еи0.5)о.7РЬо.зМпОз и поликристаллического ЬаолСао.зМпОз обнаружены гистерезис и участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Показано, что при исследовании вольт-амперных характеристик оксидных материалов с низкой теплопроводностью, к которым также относятся замещенные манганиты лантан, необходимо учитывать внутренний локальный перегрев образца, который может приводить к возникновению как, гистерезисных особенностей, так и к появлению участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на ВАХ. Кроме этого, обнаружено, что в условиях локального внутреннего перегрева образца зависимости магнитосопротивления р(Н) характеризуются как обычным для манганитов отрицательным, так и раннее не наблюдавшимся, положительным магнитосопротивлением.

В заключении сформулированы основные выводы данной работы.

Таким образом, работа состоит из 4 основных разделов, а так же введения и заключения. Содержит 35 рисунков, 103 библиографические ссылки и занимает объем 101 страницу машинописного текста.

На защиту выносятся

1) Результаты сравнительного экспериментального анализа магнитотранспортных свойств moho-, и поликристаллического (Ьао.5Еио.5)о.7РЬо.зМпОз.

2) Результаты исследования гистерезисных зависимостей магнитосопротивления поликристаллического (Ъао.5Еи0.5)о.7РЬо.зМпОз в области низких температур. Анализ полученных результатов в рамках модели спин-зависимого туннелирования носителей тока в сети туннельных контактов ферромагнитный металл - антиферромагнитный диэлектрик - ферромагнитный металл.

3) Результаты исследования температурной эволюции вольт-амперных характеристик монокристаллического (Ьао.5Еио.5)о.7РЬо.зМп03. Оценка влияния локального внутреннего разогрева образца на вид вольт-амперных характеристик.

4) Результаты измерений вольт-амперных характеристик поликристаллического Ьао.7Сао.зМпОз во внешнем магнитном поле и полевых зависимостей сопротивления при больших плотностях транспортного тока.

I. Магнитотранспортные свойства материалов на основе замещенных манганитов лантана (обзор)

Замещенные оксиды марганца или манганиты R¡.xAxMn03 (R -трехвалентные редкоземельные ионы La3+, Nd3+, Pr3+, Sm3+ и др., А -двухвалентные ионы Са2+, Sr2+, Ва2+, РЬ2+) исследуются с 1950-х годов [1-8]. Однако, интерес к данным соединениям до сих пор не угасает, поскольку они проявляют ряд нетривиальных свойств, таких как колоссальное магнитосопротивление (KMC) [9-12], переход «металл-диэлектрик» [13], максимально наблюдаемую степень спиновой поляризации [14,15], зарядовое упорядочение [16,17] и т.п. По этой причине замещенные манганиты демонстрируют чрезвычайно богатые фазовые диаграммы, включающие области с разнообразными магнитными и электронными свойствами [18-20], а также возможность существования состояний с фазовым расслоением [20-23].

На сегодняшний день известны как экспериментальные [21,23-27], так и теоретические [28-31] обзорные работы и монографии [32,33], где подробно описаны основные физические свойства манганитов и изложены существующие подходы к теоретическому описанию наблюдаемых явлений. Это вызвано не только перспективой практического применения материалов на основе манганитов в устройствах микроэлектроники [34,35], но и тем, что замещенные манганиты являются хорошим модельным объектом для изучения физики сильно-коррелированных систем ввиду нетривиального взаимодействия зарядовых, спиновых, решёточных и орбитальных степеней свободы [36].

В данном обзоре проведен сравнительный анализ магнитных, электрических и магнитотранспортных свойств моно- и поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана. В частности, рассмотрен вопрос о влиянии межгранульной среды на магнитосопротивление поликристаллических материалов на основе манганитов в области низких температур.

Кроме этого, ввиду того, что магнитотранспортные свойства замещенных манганитов оказались чувствительны не только к величине магнитного поля, но также и к величине транспортного тока [37], проведен обзор экспериментальных работ по исследованию вольт-амперных характеристик данных материалов.

1.1. Магнитосопротивление монокристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана

Первые исследования магнитных и электрических свойств замещенных манганитов Ьа1_хАхМп03 (где А- Са2+, 5г2 ', РЪ2 ), проведенные в 50-х годах на керамических [2,4], а в конце 60-х на монокристаллических образцах [7,8], обнаружили корреляцию между магнитным упорядочением и проводимостью данных систем. В работах [1,2,6] было показано, что при малых (х<0.2) и больших(л:>0.5у) х, система является антиферромагнитным диэлектриком, а в некотором диапазоне концентраций в окрестности х~1/3 показывает ферромагнитное металлическое поведение.

Магнитосопротивление и другие транспортные характеристики впервые исследовались в работах [4,8]. Эксперименты, проведенные на поликристаллических образцах Ьа085г02МпОз [4] и монокристаллах Ьа1_хРЬхМп03 (где 0.25<х<0.45) [8] обнаружили, что вблизи температуры перехода системы из ферромагнитного в парамагнитное состояние на температурной зависимости удельного сопротивления образцов наблюдается пик (переход «металл-диэлектрик»). Также было впервые показано, что магнитосопротивление МЯ=(р(0)-р(Н))/р(0) отрицательно с пиком в окрестности Тс. При Т~ТС, МЯ составляло -8% при Н=3 кОе для керамик Ьао85го2МпОз [4], и -20% в магнитном поле 10 кОе для монокристаллов Ьа0,б9РЬо,з1Мп03Щ.

Интерес к замещенным манганитам возобновился в начале 90-х после изготовления высококачественных тонких пленок с большим отрицательным магнитосопротивлением [10-12]. Так, в работе [12], где данное явление было

названо «колоссальным магнитосопротивлением», величина MR пленки Ьап 67Сао ззМпОз составила -99,9 % в магнитном поле Н=110 кОе и Т=77 К.

Сущность эффекта KMC заключается в изменении (уменьшении) удельного сопротивления материала под действием внешнего магнитного поля.

На рис. 1.1. показаны типичные для монокристаллов замещенных манганитов состава La2/3Ai/3Mn03 (где А- Са2+, Sr2\ Pb2") температурные зависимости намагниченности (а), удельного сопротивления (Ь) и

магнитосопротивления (с).

8000

I 6000

а

О 4000

2

к

-г 2000

100 200 300

Temperature(K)

400

100 200 J 00

Temperature(K)

он

0.0

100 200 300

Tcmpcrature(K)

400

Рис. 1.1 .Температурные зависимости намагниченности (а), удельного сопротивления (Ь), магнитосопротивления (с) монокристалла 1ао.б5(РЬСа)о.з5МпОз из работы [38].

Как можно видеть из рис. 1.1. в случае «оптимально» допированных монокристаллов (х=1/3) состава Ьао.7А0 3Мп03, магнитный переход

сопровождается изменением температурного поведения сопротивления (рис.1.1 .(b)): ниже Тс система показывает металлическое поведение (dp/dT>0), выше Тс - диэлектрическое (dp/dT<0), т.е. наблюдается переход «металл-диэлектрик»1. Внешнее магнитное поле смещает температуру перехода «металл-диэлектрик» Тр в область более высоких температур, и уменьшает величину удельного сопротивления. Также видно (рис. 1.1.(с)), что магнитосопротивление MR=(p(0)-p(H))/p(0) имеет максимум вблизи температуры Кюри Тс, практически совпадающей с температурой перехода «металл-диэлектрик» ТР, и уменьшается с понижением температуры [38].

Таким образом, в случае монокристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана эффект KMC однозначно связан с переходом системы из ферромагнитного металлического в парамагнитное диэлектрическое состояние и является следствием электронного фазового расслоения в данных материалах [21,23].

1.2. Магнитосопротивление поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана

В отличие от монокристаллических материалов на основе замещенных манганитов, где переход «металл-диэлектрик» происходит практически одновременно с магнитным фазовым переходом, в случае поликристаллических образцов Lai_xAxMn03 температура перехода «металл-диэлектрик» может быть значительно ниже Тс и зависеть от множества факторов, таких как размер гранул, наличие примесей, технологии приготовления [39-46]. Кроме этого, поликристаллические образцы демонстрируют значительное

магнитосопротивление в области низких температур, при этом величина магниторезистивного эффекта в области низких температур сравнима или даже больше таковой в области перехода «металл-диэлектрик» [18,39,41,45,47]. Данные особенности магнитотранспортных свойств поликристаллических

1 Считается, что низкотемпературная часть пика соответствует метаплической проводимости, а высокотемпературная - диэлектрической. Такое изменение типа проводимости, в литературе по манганитам, принято называть переходом «металл-диэлектрик»[\У\.

материалов на основе замещенных манганитов лантана обычно связывают с их гранулярной природой [48]. ч Гранулярная структура материала приводит к тому, что существенным, а

порой и решающим механизмом, определяющим магнитотранспортные свойства поликристаллических соединений Ri-xAxMn03, является туннелирование спин-поляризованных электронов через межгранульные диэлектрические границы, при этом значительное магнитосопротивление будет наблюдаться в полях менее 10 кОе, при температурах значительно ниже Тс [27,39].

1.2.1. Спии-поляризованный транспорт в замещенных манганитах лантана.

Туннельное магнитосопротивление

Электроны проводимости в металлах могут быть разделены на два «проводящих канала», со спином направленным параллельно ("spin-up") и антипараллельно ("spin-down") вектору намагниченности. В случае обычных металлов плотности электронных состояний вблизи уровня Ферми для двух спиновых конфигураций совпадают. В случае ферромагнитных металлов в результате обменного взаимодействия возникает относительный сдвиг энергетических подзон для различных направлений спина на величину обменной энергии, что приводит к тому, что плотности состояний вблизи уровня Ферми для двух спиновых конфигураций различаются, т.е. появляется спиновая поляризация, Р = (nEFf - nEFJ,)/(nEFt + nEFj). Это отражается на транспортных свойствах таких материалов и проявляется в виде различных спин-зависимых эффектов, как, например, туннельное магнитосопротивление (TMR), наблюдаемое для магнитных туннельных структур [49].

Туннельное магнитосопротивление наблюдается при протекании тока между ферромагнитными металлами, разделенными тонким (несколько нм) слоем диэлектрика. При этом общее сопротивление такой туннельной структуры (FM-I-FM) зависит от взаимной ориентации магнитных моментов ферромагнетиков. Сопротивление RiT при параллельной ориентации магнитных моментов меньше, чем сопротивление Rjj при антипараллельной

ориентации моментов. Относительное туннельное магнитосопротивление определяется, как TMR= (Rn- R^)/ Rft- Значительное по величине туннельное магнитосопротивление наблюдалось для различных магнитных туннельных структур. Так, в работе [50] для туннельной структуры CoFeB-Al203-CoFeB было получено TMR -70 %. Авторы работы [51] исследовали магнитную туннельную структуру Fe/MgO/Fe и получили значение TMR - 180 % при комнатной температуре.

Как было отмечено ранее, для замещенных манганитов лантана характерна высокая величина спиновой поляризации Р, близкая к 100% [15], что делает данные соединения «удобным» материалом для магнитных туннельных структур [52]. Например, в работе [53] для структуры Lao.7Sro.3Mn03/ SrTi03/ Lao.ySrojMnOs было получено TMR-400% при Т=4.2 К.

Однако, кроме магнитных туннельных структур, туннельное магнитосопротивление также наблюдается для гранулярных ферромагнитных материалов [49,54,55], которые представляют собой ферромагнитные гранулы с металлической проводимостью, отделенные тонким диэлектрическим слоем. Такой материал можно рассматривать как сеть магнитных туннельных контактов, а взаимная ориентация магнитных моментов соседних гранул будет определять сопротивление такой системы.

Таким образом, транспортные свойства гранулярных ферромагнитных материалов определяются механизмом спин-зависимого туннелирования носителей между ферромагнитными гранулами, разделенными диэлектрическими границами. Впервые данный механизм был применен в работе [54] для объяснения транспортных свойств гранулярных пленок Ni, величина спиновой поляризации которого —11%.

В случае поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана, спиновая поляризация которых близка к 100%, спин-зависимые эффекты, несомненно, должны отражаться на транспортных свойствах данных материалов.

Многочисленные сравнительные исследования моно- и поликристаллических материалов [39,56,57] на основе замещенных манганитов лантана, образцов с различным размером гранул [43,46], а также исследования, проведенные на искусственно созданной единичной границе [58], показали, что основной вклад в значительное по величине низкотемпературное магнитосопротивление поликристаллических образцов вносят процессы туннелирования спин-поляризованных носителей через диэлектрические границы гранул.

1.2.2. Низкотемпературный минимум сопротивления поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана. Гистерезис магнитосопротивления

Помимо значительного по величине низкотемпературного магнитосопротивления, гранулярная микроструктура поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана обуславливает ряд интересных особенностей магнитотранспортных свойств данных материалов в области низких температур.

В случае поликристаллических манганитов наблюдается минимум сопротивления (см. рис. 1.2.) в низких температурах [4,40^14,59-63], при этом величина магниторезистивного (MR) эффекта в области низких температур сравнима или даже больше таковой в области перехода металл-диэлектрик [18,41,45,47]. Кроме этого, на зависимостях электросопротивления от приложенного магнитного поля R(H) в области низких температур наблюдается широкий гистерезис магнитосопротивления [44,45]. В литературе встречается большое количество порой взаимоисключающих подходов к описанию данных явлений. Рассмотрим более подробно ряд работ, в которых наблюдался низкотемпературный минимум сопротивления и гистерезис магнитосопротивления.

и

гч

"а 06 | 04

I

02

046

1}

G 0 455

G.

£ : I

027

0.265

Temperature, Т (К)

Одними из первых на низкотемпературный минимум электросопротивления обратили внимание авторы работы [40], в которой были исследованы магнитные и транспортные свойства поликристаллических образцов состава Lao.5Pbo.5Mn03 и композитов Lao5Pbo.5Mn03+10o6.%Ag. Был обнаружен минимум на температурной зависимости сопротивления в области температур 25-ЗОК, который сдвигался под действием внешнего магнитного поля в область более низких температур и исчезал в магнитном поле Н=15 кЭ. Авторы рассмотрели две возможные модели, описывающие низкотемпературный минимум сопротивления: модель пространственного рассеяния, учитывающую квантовые поправки к проводимости [64,65] и модель спин - поляризованного туннелирования между антиферромагнитно связанными ферромагнитными гранулами [39,66]. Однако, первая модель расходится с экспериментом, поскольку не описывает сдвиг температуры минимума сопротивления под действием внешнего магнитного поля. Вторая модель, рассматривающая туннелирование носителей заряда между

150 »0

Temperature, Т(К)

Рис. 1.2. Температурная зависимость удельного сопротивления (а) поликристаллических образцов состава Ьао5РЬо5МпОз(1) и композитов Lao 5Pbo5Mn03+10o6.%Ag (2), то же в области низких температур (Ь) из работы [40].

ферромагнитными гранулами, связанными антиферромагнитным обменом, лучше согласуется с экспериментом.

В дальнейшем этой группой авторов в работе [42] были экспериментально исследованы температурные зависимости сопротивления монокристаллических и поликристаллических образцов состава Ьао^Го.гМпОз. Минимум электросопротивления в области низких температур был обнаружен как для монокристаллов, так и для поликристаллических образцов при температурах Т=4 К и Т-25-30 К соответственно. Минимум сопротивления поликристаллического образца сдвигался в область более низких температур под действием внешнего магнитного поля, что также сопровождалось значительным отрицательным магнитосопротивлением. Однако для монокристаллического образца температура минимума сопротивления практически не зависела от внешнего магнитного поля. После анализа полученных результатов авторы обозначили два возможных механизма, ответственных за наблюдаемые явления: межгранульное туннелирование в случае поликристаллических образцов и мезоскопические поправки к объемному удельному сопротивлению, включающие кулоновское взаимодействие и слабую локализацию, для монокристаллических образцов.

В работе [43] авторы изменяли размер гранул поликристаллического образца посредством отжига при различных температурах и экспериментально исследовали влияние размера (от 14 до 27 пш) на магнитотранспортные свойства образцов состава Ьао.7Сао.3Мп03. Оказалось, что уменьшение размера гранул приводит к сдвигу температуры перехода «металл-диэлектрик» Тр в область низких температур, а также к увеличению удельного сопротивления материала. Так, для образцов со средним размером гранул ~ 27 пш значение Тр~ 195 К, тогда как для образцов со средним размером гранул -14 пгп Тр~ 90 К. Для объяснения такой зависимости температуры Тр от размера гранул, авторами была использована феноменологическая модель, основанная на механизме спин-поляризованного туннелирования [54]. Кроме этого, для всех

образцов на зависимостях Я(Т) наблюдался минимум. Температура этого минимума увеличивалась с уменьшением размера гранул. Появление низкотемпературного минимума авторы работы [43] связывают с эффектом кулоновской блокады.

В(Т)

Рис. 1.3. Полевые зависимости магнитосопротивления при различных температурах из работы [44].

В работе [44] авторы провели подробный сравнительный анализ магнитотранспортных свойств нано- и микрокристаллических образцов состава La^Ca« 3Мп03 в температурном диапазоне от 2 до 300 К в магнитных полях до 470 кОе. Оказалось, что удельное сопротивление для нанокристаллических образцов на несколько порядков больше, чем для микрокристаллических образцов. Температурные зависимости сопротивления образцов показали характерный для данных систем пик сопротивления при температуре Тр -150К и -250К для нано- и микрокристаллических образцов соответственно. Под действием внешнего магнитного поля Н температура перехода Тр увеличивалась по мере увеличения Нив импульсном магнитном поле Н=470 кОе составила для этих образцов 180 К и 270 К, соответственно. Кроме этого, на температурной зависимости сопротивления нанокристаллического образца был обнаружен минимум в области низких температур (-50 К), за которым последовало значительное увеличение

сопротивления при дальнейшем понижении температуры, в отличие от микрокристаллического образца, где подобного поведения не наблюдалось. Вдобавок был обнаружен широкий гистерезис на полевых зависимостях сопротивления нанокристаллических образцов при Т=4.2 К (см. рис.1.3.), а также незначительный гистерезис намагниченности. Приведенные выше особенности магнитотранспортных свойств нанокристаллических образцов в области низких температур авторы связывают с размерным эффектом, а также более интенсивным электронным рассеянием на структурно и магнитно разупорядоченных границах гранул в нанокристаллическом материале, чем в микрокристаллическом материале.

В работе [45] были исследованы электрические и магнитные свойства композитов Ьао.б7Сао.ззМпОз/хСиО (х=0 и х=20%). Оказалось, что добавление СиО приводит к сдвигу температуры перехода «металл-диэлектрик» Тр в область низких температур (Тр= 106 К для образца с 20%СиО, и Тр = 185 К для «чистого» образца Ьао.б7Сао.ззМпОз). Кроме этого, добавление СиО привело к увеличению величины магниторезистивного эффекта до 98% в области температур около Тр в относительно слабом магнитном поле 5 кЭ. На полевых зависимостях сопротивления образца с 20%СиО был обнаружен широкий гистерезис. Полевые зависимости намагниченности также демонстрировали гистерезисное поведение. Поскольку в «чистом» соединении Ьао.б7Сао.ззМпОз подобные гистерезисные явления на полевых зависимостях сопротивления и намагниченности не наблюдались, авторы пришли к выводу, что данные особенности могут быть вызваны локальным спиновым беспорядком, главным образом в границах гранул, вызванным добавлением СиО в гранулярную систему Ьао.б7Сао.ззМпОз.

В работе [46] исследовались магнитотранспортные свойства поликристаллических тонких пленкок La2/3Sri/3Mn03 разной степени гранулярности. Импульсным лазерным напылением при температуре 800°С (I) и 700°С (II) было получено два типа пленок. Полученные пленки отличались

как формой, так и размером гранул. Морфология пленки (I) представляла собой сферические гранулы со средним диаметром ~50 nm, в отличие от пленки (II), где гранулы имели эллипсоидальную форму со средними размерами длины ~80 nm и ширины 30 nm. Магнитные измерения показали, что температуры магнитного упорядочения Тс для пленок (I) и (II) практически совпадают (Тс~350К). Однако вид температурных и полевых зависимостей сопротивления для двух пленок кардинально различался. Так, для пленки (I) зависимость р(Т) в диапазоне температур от 2 до 300К имела вид металлического типа, тогда как на зависимости р(Т) для пленки (II) наблюдался переход «металл-диэлектрик» при температуре ТР=170К. Кроме этого, на температурной зависимости сопротивления пленки (II) наблюдался минимум сопротивления при Tmin~50K. При температуре ниже 50 К полевые зависимости сопротивления и намагниченности демонстрировали широкий гистерезис. По модели, предложенной авторами, поликристаллические тонкие пленки Ьа2/з8г1/зМп03 (LSMO) представляют собой двухкомпонентные композитные системы, которые состоят из металлических LSMO гранул, внедренных в матрицу разупорядоченного металла, сформированную из кислородо-дефицитного LSMO межгранульной среды. Таким образом, температурная зависимость сопротивления такого двухкомпонентного материала может определяться свойствами межгранульной среды, которая представляет собой «грязный» ферромагнитный металл с меньшей температурой магнитного упорядочения Тс и температурой перехода «металл-диэлектрик» Тр, чем Тс и Тр гранул. Увеличение сопротивления ниже Tmin ~ 50К авторы связывают с рассеянием типа Кон до на границах гранул.

Минимум удельного сопротивления в области низких температур также наблюдался в работе [60], в которой исследовались магнитотранспортные свойства тонких пленок системы ЬаолСаозМпОз. Температура, соответствующая минимуму р(Т), немонотонно зависела от приложенного магнитного поля. Основываясь на результатах численной подгонки кривых

р(Т,Н), авторы связывают такое низкотемпературное поведение с конкуренцией квантовых эффектов: эффекта Кондо [67] и пространственного электрон-электронного взаимодействия [68].

К похожим выводам пришли авторы работы [61], в которой были исследованы магнитотранспортные свойства поликристаллических образцов состава ЬаолСао.зМпОз. На зависимостях р(Т) был обнаружен минимум при температуре ниже 30 К. Приложенное магнитное поле до 10 Юе сдвигало температуру минимума в область низких температур. Однако при дальнейшем увеличении магнитного поля вплоть до Н = 80 кОе температура Тт;п почти не изменялась. После анализа полученных результатов авторами был сделан вывод, что в магнитных полях до 10 кОе в низкотемпературное поведение сопротивления вносят вклад как электрон-электронное взаимодействие, так и спин-зависимое рассеяние носителей, такое же, как в эффекте Кондо. Однако, при дальнейшем увеличении магнитного поля, вклад в сопротивление от эффекта Кондо пропадает, и низкотемпературные особенности сопротивления определяются только электрон-электронным взаимодействием, что, по мнению авторов, подтверждается тем, что температура минимума сопротивления остается постоянной в магнитных полях выше 10 кОе. Кроме этого, авторы допускают влияние структурно неупорядоченных границ гранул на низкотемпературное магнитосопротивление, однако туннелирование спин-поляризованных носителей заряда через границы гранул при подгонке результатов в работе не учитывалось.

Таким образом, анализ экспериментальных работ по исследованию низкотемпературных магнитотранспортных свойств поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов показал, что ряд вопросов остается невыясненным. В рассмотренных выше работах [40-45,60-62] минимум электросопротивления поликристаллических манганитов в области низких температур авторы однозначно связывают с гранулярной природой поликристаллических материалов, однако, было предложено несколько

механизмов появления низкотемпературного минимума электросопротивления. Так, в работах [40-42] для объяснения минимума электросопротивления авторы используют модель спин-поляризованного туннелирования носителей между антиферромагнитно связанными ферромагнитными гранулами. В работах [43,62] используется механизм кулоновской блокады электронов в соседних гранулах, основанный на невозможности туннелирования электронов через границы гранул вследствие их взаимного отталкивания. В работе [44] минимум электросопротивления объясняется рассеянием носителей на структурно- и магнитно-разупорядоченных границах гранул. В работах [46,60,61] такое низкотемпературное поведение связывается с эффектом Кондо. Таким образом, в литературе нет консенсуса относительно причин возникновения низкотемпературного минимума электросопротивления поликристаллических манганитов. Кроме этого, не уделено должного внимания гистерезису магнитосопротивления в области низких температур. Так, гистерезис магнитосопротивления наблюдался в работах [44-46], однако механизм возникновении данного явления до конца не ясен.

Таким образом, исследование низкотемпературных магнитотранспортных свойств поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов остается актуальной задачей.

1.3. Вольт-амперные характеристики материалов на основе замещенных манганитов лантана

Многочисленные исследования, посвященные транспортным свойствам материалов на основе замещенных манганитов лантана, показали, что помимо колоссального изменения электросопротивления под действием внешнего магнитного поля, величина приложенного электрического поля и/или транспортного тока также оказывает влияние на резистивное состояние данных материалов, что отражается в нелинейности их вольт-амперных характеристик.

Вольт-амперные характеристики (ВАХ) материалов на основе замещенных манганитов лантана в виде moho-, поликристаллов, тонких пленок подробно исследовались многими авторами [33,37,69-81]. Как было замечено, к основной особенности ВАХ соединений La!.xAxMn03 можно отнести их нелинейные свойства, сильно зависящие от величины транспортного тока и внешнего магнитного поля. Так, нелинейности ВАХ монокристаллических образцов манганитов обычно объясняются в предположении, что кристалл находится в неоднородном состоянии структурного фазового расслоения, когда фазы с различной проводимостью сосуществуют в объеме образца и внешнее воздействие (транспортный ток, магнитное поле) меняют объемное соотношение между фазами [33,69]. В случае поликристаллических образцов в области температур, существенно ниже температуры перехода металл-диэлектрик, ВАХ также нелинейны. В этом случае это связано со спин-зависимым туннелированием носителей тока между ферромагнитными гранулами через диэлектрические межкристаллитные границы [70,71].

В ряде случаев, когда диапазон измерительных токов и напряжений достаточно велик, на ВАХ замещенных манганитов, возможно наблюдение еще одного интересного явления - так называемого эффекта «токового переключения», когда, начиная с некоторого критического значения тока или напряжения на ВАХ наблюдаются участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС) [37,72-82].

Явление ОДС выражается в возникновение падающего участка на вольт-амперной характеристике однородного образца, на котором дифференциальное сопротивление (с1УЛ11) отрицательно. Существует два типа систем с ОДС (см. рис. 1.4.). Вольт-амперную характеристику называют 8-образной, если плотность тока является многозначной функцией электрического поля (рис. 1.4.а.), и Ы-образной, если ток - однозначная, но немонотонная функция поля (рис. 1.4.Ь.).

Данный эффект на ВАХ хорошо известен для полупроводников [83-85], а также наблюдался для металлов [86], сверхпроводящих материалов в нормальном состоянии [87,88], и гетероструктурах на их основе [89].

J

Рис. 1.4. Б- образная (а) и 1Ч-образная (Ь) вольт-амперные характеристики [83].

1.3.1. Отрицательное дифференциальное сопротивление на ВАХ замещенных манганитов. Разрушение зарядового упорядочения или джоулев разогрев?

Проанализируем подробней ряд работ, в которых на ВАХ замещенных

манганитов наблюдался эффект «токового переключения» и участки с

отрицательным дифференциальным сопротивлением, а также рассмотрим

механизмы, предложенные авторами для объяснения наблюдаемых

особенностей.

ю10

а ®

£ 10Р

л

в 1

1Cf

О 200 400 600 800 1000 Applied voltage (V)

Рис. 1.5. Зависимость сопротивления монокристаллического Рго7СаозМпОз от величины

приложенного напряжения из работы [37].

Одними из первых влияние электрического поля на резистивное состояние замещенных манганитов обнаружили авторы работы [37]. Измерения, проведенные на монокристаллическом Рг0.7Сао.зМпОз, показали, что электросопротивление исследуемого образца зависит от величины приложенного напряжения и при некотором критическом значении напряжения наблюдается скачкообразный переход из высокорезистивного в низкорезистивное состояние (см. рис. 1.5) с уменьшением сопротивления на несколько порядков. Представленные в работе [37] вольт-амперные характеристики демонстрируют сильную нелинейность и скачкообразное изменение величины электрического тока на несколько порядков при критическом значении приложенного напряжения. Кроме этого, ВАХ характеризуются широкой гистерезисной зависимостью. Наблюдаемые особенности авторы связывают с разрушением диэлектрических областей с зарядовым упорядочением под действием сильного электрического поля, что приводит к инжекции дополнительных носителей заряда в проводящие области и увеличению проводимости материала.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Семёнов, Сергей Васильевич

4.4. Выводы

В данном разделе подробно исследована температурная эволюция ВАХ монокристаллического (Ьао^Еио^олРЬо.зМпОз в широком диапазоне транспортных токов. Обнаружено, что ВАХ характеризуется участком с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Подробный анализ полученных результатов, с привлечением экспериментальных данных по теплопроводности показал, что ВАХ подобного вида могут быть объяснены внутренним локальным разогревом образца.

Кроме этого, проведено экспериментальное исследование ВАХ поликристаллического Ьао.7Сао.зМпОз при Т=77.4 К в магнитных полях до 13 Юе. На ВАХ обнаружен участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Обнаружено, что вследствие нелинейности ВАХ, полевые зависимости электросопротивления р(Н) характеризуются как обычным для манганитов отрицательным, так и раннее не наблюдавшимся для образцов данного состава, положительным магнитосопротивлением.

Таким образом, в данном разделе показано, что при исследовании вольт-амперных характеристик оксидных материалов с низкой теплопроводностью, к которым также относятся замещенные манганиты лантана, необходимо учитывать внутренний локальный перегрев образца, который может приводить к возникновению как, гистерезисных особенностей, так и к появлению участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на ВАХ.

Заключение

Сформулируем основные выводы данной диссертационной работы.

1) Проведен сравнительный экспериментальный анализ магнитных и транспортных свойств моно- и поликристаллического (Ьао.зЕио^олРЬо.зМпОз. Обнаружено, что в процессе синтеза поликристаллического образца на границах гранул формируется вторая фаза, обладающая магнитным порядком с температурой магнитного фазового перехода Т = 40 К. Проведено подробное исследование низкотемпературного поведения электросопротивления R(T) и магнитосопротивления R(H) поликристаллического (Еао.5Еи0.5)о.7РЬо.зМпОз. Обнаружен широкий гистерезис зависимостей R(H) в области низких температур.

2) Предложена модель, объясняющая наблюдаемые низкотемпературные особенности на зависимостях R(T) и R(H) поликристаллических материалов на основе замещенных манганитов лантана (минимум сопротивления и гистерезис) формированием сети туннельных контактов ферромагнитный металл- антиферромагнитный диэлектрик - ферромагнитный металл.

3) Подробно исследована температурная эволюция ВАХ монокристаллического (Lao.5Euo.5)o.7Pbo.3Mn03 в широком диапазоне транспортных токов. Обнаружено, что ВАХ характеризуется участком с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Показано, что при исследовании вольт-амперных характеристик оксидных материалов с низкой теплопроводностью, к которым также относятся замещенные манганиты лантан, необходимо учитывать внутренний локальный перегрев образца, который может приводить к возникновению как, гистерезисных особенностей, так и к появлению участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на ВАХ.

4) Проведено экспериментальное исследование ВАХ поликристаллического ЬаолСао.зМпОз при Т=77.4 К в магнитных полях до 13 кОе. На ВАХ обнаружен участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Обнаружена смена характера полевых зависимостей сопротивления замещенных манганитов лантана при измерениях в больших плотностях транспортного тока. Обнаружено, что в данных условиях полевые зависимости р(Н) характеризуются как обычным для манганитов отрицательным, так и раннее не наблюдавшимся, положительным магнитосопротивлением.

В заключении автор считает своим приятным долгом поблагодарить своего научного руководителя к.ф.-м.н. Шайхутдинова К. А. за интересную предложенную тему исследования и постоянный интерес к работе, д.ф.-м.н. Балаева Д. А. за активную помощь и поддержку при выполнении работы, к.ф.-м.н. Балаева А. Д., к.ф.-м.н. Попкова С. И., к.ф.-м.н. Дубровского A.A. за помощь при проведении экспериментов. Также хочется выразить признательность к.ф.-м.н. Петрову М. И. за предоставленные для измерений поликристаллические образцы, к.ф.-м.н. Саблиной К.А. за предоставленную возможность испортить целую серию качественных монокристаллических образцов. Автор благодарен к.ф.-м.н. Лаврову А.Н. и д.ф.-м.н. Волкову Н.В. за плодотворные дискуссии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Семёнов, Сергей Васильевич, 2013 год

Список литературы

1. Jonker G., Van Santen J. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Phys. - 1950. - Vol. 16 (№ 3). - P. 337-349.

2. Van Santen J., Jonker G. Electrical conductivity of ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Phys. - 1950. - Vol. 16 (№ 7). - P. 599-600.

3. Zener C. Interaction between the d-Shells in the Transition Metals. II. Ferromagnetic Compounds of Manganese with Perovskite Structure // Phys. Rev. - 1951.- Vol. 82 (№3).-P. 403-405.

4. Volger J. Further experimental investigations on some ferromagnetic oxidic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. -1954. - Vol. 20. - P. 49-66.

5. Goodenough J. Theory of the Role of Covalence in the Perovskite-Type Manganites [La,M(II)]Mn03 // Physical Review. - 1955. - Vol. 100(№ 2).- P. 564-573.

6. Wollan E.O., Koehler W.C. Neutron Diffraction Study of the Magnetic Properties of the Series of Perovskite-Type Compounds [(l-x)La,xCa]Mn03 // Physical Review. -1955. - Vol. 100(№ 2). - P. 545-563.

7. Morrish A.H., Evans B.J., Eaton J.A., Leung L.K. Studies of the ionic ferromagnet (LaPb)Mn03 I. Growth and characteristics of single crystals // Canadian Journal of Physics. - 1969. - Vol. 47(№ 23). - P. 2691-2696.

8. Searle C.W., Wang S.T. Studies of the ionic ferromagnet (LaPb)Mn03. V. Electric transport and ferromagnetic properties // Canadian Journal of Physics. - 1970. - Vol. 48(№ 17). - P. 2023-2031.

9. Kusters R., Singleton J., Keen D., MCgreevy R., Hayes W. Magnetoresistance measurements on the magnetic semiconductor Nd05Pb0 5MnO3 // Physica B: Condensed Matter. - 1989. - Vol. 155. - P. 362-365.

10. Von Helmolt R., Wecker J., Holzapfel B., Schultz L., Samwer K. Giant negative magnetoresistance in perovskitelike La2/3Bai/3MnOx ferromagnetic films // Physical Review Letters. - 1993. - Vol. 71(№ 14). - P. 2331-2333.

11. Chahara K., Ohno T., Kasai M., Kozono Y. Magnetoresistance in magnetic manganese oxide with intrinsic antiferromagnetic spin structure // Applied Physics Letters. - 1993. - Vol. 63(№ 14). - p. 1990.

12. Jin S., Tiefel T.H., McCormack M., Fastnacht R. a, Ramesh R, Chen L.H. Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La-Ca-Mn-0 films. // Science. - 1994. - Vol. 264(№ 5157). - P. 413^115.

13. Imada M., Fujimori A., Tokura Y. Metal-insulator transitions // Reviews of Modern Physics. American Physical Society, 1998. - Vol. 70(№ 4). - P. 1039-1263.

14. Pickett W., Singh D. Electronic structure and half-metallic transport in the Lai-xCaxMn03 system // Physical Review B. - 1996. - Vol. 53(№ 3). - P. 1146-1160.

15. Bowen M., Bibes M., Barthélémy A., Contour J.-P., Anane A., Lemaître Y., Fert A. Nearly total spin polarization in La2/3Srl/3Mn03 from tunneling experiments // Applied Physics Letters. - 2003. - Vol. 82(№ 2). - P. 233.

16. Tomioka Y., Asamitsu A., Kuwahara H., Tokura Y. Reentrant Transition of the Charge-Ordered State in Perovskite Manganites // Journal of the Physics Society Japan. - 1997. - Vol. 66(№ 2). - P. 302-305.

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

18. Schiffer P., Ramirez A.P., Bao W., Cheong S.W. Low Temperature Magnetoresistance and the Magnetic Phase Diagram of La^CaJVlnC^ // Physical Review Letters. - 1995. - Vol. 75(№ 18). - P. 3336-3339.

19. Mitchell J., Argyriou D., Potter C., Hinks D., Jorgensen J., Bader S. Structural phase diagram of Lai_xSrxMn03+5: Relationship to magnetic and transport properties // Physical Review B. - 1996. - Vol. 54(№ 9). - P. 6172-6183.

20. Tokura Y. Colossal magnetoresistive manganites // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1999. - Vol. 200. - P. 1-23.

21. Нагаев Э.Л. Манганиты лантана и другие магнитные проводники с гигантским магнитосопротивлением // Успехи физических наук. - 1996. - Т. 166(№ 8). - С. 833-858.

22. Allodi G., De Renzi R., Guidi G., Licci F., Pieper M. Electronic phase separation in lanthanum manganites: Evidence from 55Mn NMR // Physical Review B. - 1997. -Vol. 56(№ 10). - P. 6036-6046.

23. Dagotto E., Hotta Т., Moreo A. Colossal magnetoresistant materials: the key role of phase separation // Physics Reports. - 2001. - Vol. 344. - P. 1-153.

24. Ramirez A.P. Colossal magnetoresistance // Journal of Physics: Condensed Matter. -1997. - Vol. 9(№ 39). - P. 8171-8199.

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

26. Salamon M., Jaime M. The physics of manganites: Structure and transport // Reviews of Modern Physics. - 2001. - Vol. 73(№ 3). - P. 583-628.

27. Dorr K. Ferromagnetic manganites: spin-polarized conduction versus competing interactions // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2006. - Vol. 39(№ 7). - P. R125-R150.

28. Локтев B.M., Погорелов Ю.Г. Особенности физических свойств и колоссальное магнитосопротивление манганитов (обзор) // Физика низких температур. - 2000. -Т. 26(№3).-С. 231-261.

29. Изюмов Ю.А., Скрябин Ю.Н. Модель двойного обмена и уникальные свойства манганитов // Успехи физических наук. - 2001. - Т. 171(№ 2). - С. 121-148.

30. Каган М.Ю., Кугель К.И. Неоднородные зарядовые состояния и фазовое расслоение в манганитах // Успехи физических наук. - 2001. - Т. 171(№ 6). - С. 577-596.

31. Дунаевский С.М. Магнитные фазовые диаграммы манганитов в области их электронного легирования (Обзор)// Физика твердого тела. - 2004. - Т. 46(№ 2). - С. 193.

32. Physics of manganites // ed. Kaplan Т., Mahanti S. - New York. Plenum Pub. -2002. - P. 296.

33. Colossal Magnetoresistive Oxides // ed. Tokura Y. - New York. Gordon and Breach Science. - 2000. - P. 280.

34. Venkatesan Т., Rajeswari M., Dong Z.W., Ogale S., Ramesh R. Manganite-based devices: opportunities, bottlenecks and challenges // Philosophical Transactions A. The Royal Society. - 1998,- Vol. 356(№ 1742). - P. 1661.

35. Haghiri-Gosnet A., Renard J. CMR manganites: physics, thin films and devices // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2003. - Vol. 36. - P. R127.

36. Изюмов Ю.А., Курмаев Э.З. Материалы с сильными электронными корреляциями // Успехи физических наук. - 2008. - Т. 178(№ 1). - С. 25-60.

37. Asamitsu A., Tomioka Y., Kuwahara Н., Tokura Y. Current switching of resistive states in magnetoresistive manganites // Nature. - 1997. - Vol. 388. - P. 1995-1997.

38. Liu J.Z., Chang I.C., Irons S., Klavins P., Shelton R.N., Song K., Wasserman S.R. Giant magnetoresistance at 300 К in single crystals of Lao 65(PbCa)o.35Mn03 H Applied Physics Letters. - 1995. - Vol. 66(№ 23). - P. 3218.

39. Hwang H., Cheong S.-W., Ong N., Batlogg B. Spin-Polarized Intergrain Tunneling in La2/3Sr1/3Mn03 // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 77(№ 10). - P. 2041-2044.

40. Rozenberg E., Auslender M., Felner I., Gorodetsky G. Low-temperature resistivity minimum in ceramic manganites // Journal of Applied Physics. - 2000. - Vol. 88(№ 5).-P. 2578.

41. Rivas J., Hueso L.., Fondado A., Rivadulla F., Lopez-Quintela M.. Low field magnetoresistance effects in fine particles of Lao 6?Cao 33Mn03 perovskites // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2000. - Vol. 221. - P. 57-62.

42. Auslender M., Kar'kin a. E., Rozenberg E., Gorodetsky G. Low-temperature resistivity minima in single-crystalline and ceramic Lao 8Sr02MnO3: Mesoscopic transport and intergranular tunneling // Journal of Applied Physics. - 2001. - Vol. 89(№ 11).-P. 6639.

43. Dey P., Nath T. Effect of grain size modulation on the magneto- and electronic-transport properties of Lao7Cao3Mn03 nanoparticles: The role of spin-polarized tunneling at the enhanced grain surface // Physical Review B. - 2006. - Vol. 73(JVb 21).-P. 1-14.

44. Pekala M., Kozlova N., Drozd V. Comparison of magnetotransport properties of nano- and microcrystalline Lao7Cao3Mn03 manganites in high magnetic field // Journal of Applied Physics. - 2008. - Vol. 104(№ 12). - P. 123902.

45. Miao J.H., Yuan S.L., Xiao X., Ren G.M., Yu G.Q., Wang Y.Q., Yin S.Y. Giant magnetoresistance and unusual hysteresis behavior in Lao 67Ca0 33Mn03/xCu0 (x=20%) composite // Journal of Applied Physics. - 2007. - Vol. 101(№ 4). - P. 043904.

46. Muduli P.K., Singh G., Sharma R., Budhani R.C. Magnetotransport in polycrystalline La2/3Sr1/3Mn03 thin films of controlled granularity // Journal of Applied Physics. -2009. - Vol. 105(№ 11). - P. 113910.

47. Gupta A., Gong G., Xiao G., Duncombe P., Lecoeur P., Trouilloud P., Wang Y., Dravid V., Sun J. Grain-boundary effects on the magnetoresistance properties of perovskite manganite films // Physical Review B. - 1996. - Vol. 54(№ 22). - P. R15629-R15632.

48. Ziese M. Extrinsic magnetotransport phenomena in ferromagnetic oxides // Reports on Progress in Physics. - 2002. - Vol. 65(№ 2). - P. 143-249.

49. Meservey R., Tedrow P.M. Spin-polarized electron tunneling // Physics Reports. -1994. - Vol. 238(№ 4). - P. 173-243.

50. Wang D., Nordman C., Daughton J.M., Qian Z., Fink J. 70% TMR at Room Temperature for SDT Sandwich Junctions With CoFeB as Free and Reference Layers // IEEE Transactions on Magnetics. - 2004. - Vol. 40(№ 4). - P. 2269-2271.

51. Yuasa S., Nagahama Т., Fukushima A., Suzuki Y., Ando K. Giant room-temperature magnetoresistance in single-crystal Fe/MgO/Fe magnetic tunnel junctions. // Nature materials. - 2004. - Vol. 3(№ 12). - P. 868-871.

52. Волков H.B. Спинтроника:магнитные туннельные структуры на основе манганитов // Успехи физических наук. - 2012. - Vol. 182(№ 3). - Р. 263.

53. Viret М., Drouet М., Nassar J., Contour J.P., Fermon С., Fert A. Low-field colossal magnetoresistance in manganite tunnel spin valves // Europhysics Letters. - 1997. -Vol. 39(№ 5). - P. 545-550.

54. Helman J., Abeles B. Tunneling of Spin-Polarized Electrons and Magnetoresistance in Granular Ni Films // Physical Review Letters. - 1976. - Vol. 37(№ 21). - P. 14291432.

55. Mitani S., Fujimori H., Takanashi K., Yakushiji К., Ha J.G., Takahashi S., Maekawa S., Ohnuma S., Kobayashi N., Masumoto Т., others. Tunnel-MR and spin electronics in metal-nonmetal granular systems // Journal of magnetism and magnetic materials. - 1999. - Vol. 198. - P. 179-184.

56. Li X.W., Gupta A., Xiao G., Gong G.Q. Low-field magnetoresistive properties of polycrystalline and epitaxial perovskite manganite films // Applied Physics Letters. -1997. - Vol. 71(№ 8). - P. 1124.

57. Hong C.S., Kim W.S., Chi E.O., Lee K.W., Hur N.H. Colossal Magnetoresistance in Lao ?Ca0 3Mn03.5: Comparative Study of Single-Crystal and Polycrystalline Material //Chemistry of Materials. -2000. - Vol. 12(№ 11). - P. 3509-3515.

58. Klein J., Höfener С., Uhlenbruck S., Alff L., Büchner В., Gross R. On the nature of grain boundaries in the colossal magnetoresistance manganites // Europhysics Letters.

- 1999. - Vol. 47(№ 3). - P. 371-377.

59. Карькин A.E., Шулятев Д.А., Арсенов A.A., Черепанов В.., Филонов Е.А. Магнитосопротивление и эффект Холла в La0 8Sr02MnO3 // ЖЭТФ. - 1999. - Т. 116(№2). - С. 671-683.

60. Kumar D., Sankar J., Narayan J., Singh R., Majumdar A. Low-temperature resistivity minima in colossal magnetoresistive Lao7Cao3Mn03 thin films // Physical Review B.

- 2002. - Vol. 65(№ 9). - P. 1-6.

61. Xu Y., Zhang J., Cao G., Jing C., Cao S. Low-temperature resistivity minimum and weak spin disorder of polycrystalline La^Ca^MnC^ in a magnetic field // Physical Review B. - 2006. - Vol. 73(№ 22). - P. 1-7.

62. Li P., Yuan S„ Wang X., Wang Y., Tian Z., He J., Yuan S., Liu K., Ying S., Wang C. Effect of Coulomb blockade on the low-temperature resistivity minimum of nanomanganite La^Ca^MnC^ // Solid State Communications. - 2008. - Vol. 146. -P. 514-517.

63. Venkataiah G., Huang J.C. a., Venugopal Reddy P. Low temperature resistivity minimum and its correlation with magnetoresistance in Lao67Bao33Mn03 nanomanganites // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2010. - Vol. 322(№ 4). - P. 417—423.

64. Al'tshuler В., Aronov A.G. Contribution to the theory of disordered metals in strongly doped semiconductors // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 1979. -Vol. 50(№5).-P. 968.

65. Aleiner I.L., Altshuler B.L., Gershenson M.E. Interaction effects and phase relaxation in disordered systems // Waves in Random Media. - 1999. - Vol. 9(№ 2). - P. 201239.

66. Raychaudhuri P., Sheshadri K., Taneja P., Bandyopadhyay S., Ayyub P., Nigam A., Pinto R., Chaudhary S., Roy S. Spin-polarized tunneling in the half-metallic ferromagnets Lao 7-xHoxSr0 3Mn03 (x=0 and 0.15): Experiment and theory // Physical Review B. - 1999. - Vol. 59(№ 21). - P. 13919-13926.

67. Kondo J. Resistance Minimum in Dilute Magnetic Alloys // Progress of Theoretical Physics. - 1964. - Vol. 32(№ 1). - P. 37^19.

68. Lee P.A., Ramakrishnan T. Disordered electronic systems // Reviews of Modern Physics. - 1985. - Vol. 57(№ 2). - P. 287.

69. Volkov N., Petrakovskii G., Patrin K., Sablina K., Eremin E., Vasiliev V., Vasiliev A., Molokeev M., Boni P., Clementyev E. Intrinsic inhomogeneity in a (Lao 4EU0 б)о 7?Ьо зМпОз single crystal: Magnetization, transport, and electron magnetic resonance studies // Physical Review B. - 2006. - Vol. 73. - P. 104401.

70. Шайхутдинов K.A., Бадаев Д.А., Попков С.И., Семенов С.В., Сапронова Н.В., Волков Н.В. Вольт-амперные характеристики поликристаллического (Lao эЕи0 5)0 7РЬо зМпОз в области низких температур // Физика твердого тела. -2011.-Т. 53(№ 12).-С. 2332-2335.

71. Philip J., Kutty T.R.N. Nonlinear current-voltage relations in polycrystalline perovskite manganites ceramics // Applied Physics Letters. - 2001. - Vol. 79(№ 2). -P. 209.

72. Ponnambalam V., Parashar S., Raju A.R., Rao C.N.R. Electric-field-induced insulator-metal transitions in thin films of charge-ordered rare-earth manganates // Applied Physics Letters. - 1999. - Vol. 74(№ 2). - P. 206.

73. Guha A., Raychaudhuri A., Raju A., Rao C. Nonlinear conduction in charge-ordered РгобзСаозуМпОз: Effect of magnetic fields // Physical Review B. - 2000. - Vol. 62(№ 9). - P. 5320-5323.

74. Takubo N., Miyano K. Stabilization of the metallic state by electric currents in phase-separated manganite thin films // Physical Review B. - 2007. - Vol. 76(№ 18). - P. 4-8.

75. Mercone S., Wahl A., Simon C., Martin C. Nonlinear electrical response in a non-charge-ordered manganite: Pr0 gCao 2МПО3 // Physical Review B. - 2002. - Vol. 65(№ 21). - P. 214428.

76. Jain H., Raychaudhuri A., Ghosh N., Bhat H. Colossal electroresistance in the ferromagnetic insulating state of single crystal Nd07Pbo3Mn03 // Physical Review B. - 2007. - Vol. 76(№ 10). - P. 104408.

77. Padhan P., Prellier W., Simon C., Budhani R. Current-induced metallic behavior in Pr05Ca0 5MnO3 thin films: Competition between Joule heating and nonlinear conduction mechanisms // Physical Review B. - 2004. - Vol. 70(.№ 13). - P. 134403.

78. Tokunaga M., Song H., Tokunaga Y., Tamegai T. Current Oscillation and Low-Field Colossal Magnetoresistance Effect in Phase-Separated Manganites // Physical Review Letters. - 2005. - Vol. 94(№ 15). - P. 157203.

79. Wu T., Mitchell J. Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures // Physical Review B. - 2006. - Vol. 74(№ 21). - P. 214423.

80. Wagh A.A., Kumar P.S.A., Bhat H.L., Elizabeth S. Negative differential resistance in Gd0 5Sr05MnO3: A consequence of Joule heating // Journal of Applied Physics. -2010. - Vol. 108(№ 6). - P. 063703.

81. Wu Y., Li H., Xia Z., Zhang G., Vanacken J., Moshchalkov V. V. Joule Heating Induced Nonlinear Behavior in the Phase-Separated System (Lao 73Bio 27)0 буСаоззМпОз // Journal of Low Temperature Physics. - 2010. - Vol. 163.-P. 176-183.

82. Камилов И.К., Алиев K.M., Ибрагимов X.O., Абакаров Н.С. N-образная ВАХ и колебания тока в манганите Sm!.xSrxMn03 // Письма в ЖЭТФ. - 2003. - Т. 78(№ 8). - С. 957-959.

83. Волков А.Ф., Коган Ш.М. Физические явления в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью // Успехи физических наук. - 1968.-Т. 96(№ 4). - С. 633.

84. Бонч-Бруевич B.JL, Звягин И.П., Миронов А.. Доменная электрическая неустойчивость в полупроводниках // М. Наука. - 1972. - С. 416.

85. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников // М. Наука. -1977. - С. 675.

86. Моргун В.Н., Бондарь В.А., Кадигробов A.M., Чеботаев Н.Н. Температурно-токовые шнуры в металле в сильном магнитном поле // Физика твердого тела. -1993. - Т. 35(№ 1). - С. 59-64.

87. Lavrov A., Tsukada I., Ando Y. Normal-state conductivity in underdoped La2. xSrxCu04 thin films: Search for nonlinear effects related to collective stripe motion // Physical Review B. - 2003. - Vol. 68(№ 9). - P. 094506.

88. Хирный В.Ф., Козловский А. Нелинейные эффекты и доменная неустойчивость в оксидной керамике // Успехи физических наук. - 2003. - Т. 173(№ 6). - С. 679.

89. Тулина Н.А. Колоссальное электросопротивление и электронная неустойчивость в структурах на основе сильнокоррелированных электронных систем // Успехи физических наук. - 2007. - Т. 177(№ 11). - С. 1231.

90. Бадаев А.Д., Бояршинов Ю.В., Карпенко М.М., Хрусталев Б.П. Автоматизированный магнетометр со сверхпроводящим соленоидом // Приборы и Техника Эксперимента. - 1985. - Т. 3. С. 167-168 (полный текст: ВИНИТИ. N69-85, деп., 32с).

91. Quantum Design Inc. Physical Property Measurement System (PPMS®) [Online]. URL: http://www.qdusa.com/products/ppms.html.

92. Шайхутдинов K.A., Семенов C.B., Балаев Д.А., Петров М.И., Волков Н.В. Гистерезис магнитосопротивления в гранулярном Lao 7Сао 3Мп03 при низких температурах // Физика твердого тела. - 2009. - Т. 51(№ 4). - С. 734.

93. Shaykhutdinov К.А., Popkov S.I., Semenov S. V, Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Sablina K.A., Volkov N. V. Low-temperature resistivity of poly crystal line (Lao 5EU0 5)0 7Pb0 3МПО3 in a magnetic fields // Journal of Physics: Conference Series. - 2010. - Vol. 200(№ 5). - P. 052025.

94. Shaykhutdinov K.A., Popkov S.I., Semenov S. V., Balaev D.A., Dubrovskiy A.A., Sablina K.A., Sapronova N. V., Volkov N. V. Low-temperature resistance and magnetores i stance hysteresis in polycrystalline (Lao 5E110 5)0 7Pb0 3МПО3 // Journal of Applied Physics. -2011. - Vol. 109(№ 5). - P. 053711.

95. Volkov N. V, Eremin E. V, Shaykhutdinov K. A, Tsikalov V.S., Petrov M.I., Balaev D. A, Semenov S. V. The magnetic-field-driven effect of microwave detection in a manganite granular system // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2008. - Vol. 41(№ 1).-P. 015004.

96. Volkov N., Petrakovskii G., Boni P., Clementyev E., Patrin K., Sablina K., Velikanov D., Vasiliev A. Intrinsic magnetic inhomogeneity of Eu substituted Lao ?Pbo.3Mn03 single crystals // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2007. - Vol. 309(№ 1). - P. 1-6.

97. Calderón M., Brey L., Guinea F. Surface electronic structure and magnetic properties of doped manganites // Physical Review B. - 1999. - Vol. 60(№ 9). - P. 6698-6704.

98. Salafranca J., Calderón M., Brey L. Magnetoresistance of an all-manganite spin valve: A thin antiferromagnetic insulator sandwiched between two ferromagnetic metallic electrodes // Physical Review B. - 2008. - Vol. 77(№ 1). - P. 1-5.

99. Shaykhutdinov K.A., Popkov S.I., Balaev D.A., Semenov S.V., Bykov A.A., Dubrovskiy A.A., Sapronova N.V., Volkov N.V. Non-linear current-voltage characteristics of (Lao sEu0 5)0 ?Pb0 3МПО3 single crystals: Possible manifestation of the internal heating of chargecarriers // Physica B: Condensed Matter. - 2010. - Vol. 405(№ 24). - P. 4961-4965.

100. Shaykhutdinov K.A., Semenov S. V., Popkov S.I., Balaev D.A., Bykov A.A., Dubrovskiy A.A., Petrov M.I., Volkov N. V. Magnetoresistance of substituted lanthanum manganites Lao 7Cao 3Mn03 upon nonequilibrium overheating of carriers // Journal of Applied Physics. - 2011. - Vol. 109(№ 8). - P. 083711.

101. Инюшкин A.B., Талденков A.H., Горбенко О.Ю., Кауль А.Р. Теплопроводность (Lao 25?го 75)0 7Сао 3Мп03 в условиях гигантского изотопического эффекта // Письма в ЖЭТФ. - 2001. - Т. 73(№ 11). - С. 689-693.

102. Kroll D. Theory of electrical instabilities of mixed electronic and thermal origin // Physical Review B. - 1974. - Vol. 9(№ 4). - P. 1669-1706.

103. Fiebig M., Miyano K., Tomioka Y., Tokura Y. Visualization of the local insulator metal transition in Pr0 7Cao 3Mn03 // Science. - 1998. - Vol. 280(№ 5371). - P. 1925.