Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Biến đổi pha do biến dạng mạng trong manganite La1 − yPr y MnO3 + δ
Tóm tắt
Nghiên cứu các biến đổi pha cấu trúc và từ tính xảy ra trong hệ manganite tự dop La1 − yPr y MnO3 + δ (δ ≈ 0.1, 0 ≤ y ≤ 1) trong khoảng nhiệt độ 4,2–300 K được thực hiện bằng phương pháp nhiễu xạ tia X và đo đạc sự phụ thuộc của từ hóa tĩnh theo nhiệt độ và trường. Các biến đổi pha từ tính ở nhiệt độ thấp được kích thích bởi sự thay thế Pr cho La tương ứng tốt với các biến đổi pha cấu trúc ở T = 300 K, cho thấy sự liên kết mạnh mẽ giữa các hệ thống điện tử và từ tính của manganite La1 − yPr y MnO3 + δ với mạng tinh thể. Những bất thường về tính chất từ tính và cấu trúc được phát hiện trong công trình này dưới dạng các đỉnh và điểm cong trong các phụ thuộc nồng độ của từ hóa và các thông số mạng tinh thể của pha giả lập phương La1 − yPr y MnO3 + δ (0.1 ≤ y ≤ 0.7) trong khoảng nhiệt độ 4,2–300 K được giải thích dựa trên các khái niệm hiện có về tác động của việc tổ hợp bề mặt Fermi lên việc chuẩn hóa mật độ trạng thái và phân tán lỗ gần EF trong sự có mặt của sự liên kết mạnh mẽ giữa các lỗ với các phonon quang học tần số thấp, dẫn đến sự chuyển đổi của chúng thành các quasiparticle. Đỉnh hẹp trong đường cong từ hóa M(y) của La1 − yPr y MnO3 + δ được phát hiện gần y = 0.3 ở T = 4.2 K được cho là tương ứng với đỉnh đồng cấu của các quasiparticle có năng lượng liên kết thấp với mạng tinh thể gần EF, điều này đã được tìm thấy trước đó trong quang phổ phát xạ photoelectron của manganite. Sự biến mất của đỉnh từ hóa hẹp khi nồng độ Pr tăng được giải thích bởi quá trình chuyển đổi của các hạt mang điện từ chế độ “lỗ nhẹ” nối kết yếu với một trong các phonon mềm sang chế độ “lỗ nặng” nối kết mạnh với nhiều phonon. Quá trình chuyển tiếp giữa các pha có khối lượng quasiparticle hiệu quả rất khác nhau diễn ra đột ngột; tức là, nó có các đặc điểm của quá trình chuyển tiếp kim loại-điện môi Mott và đi kèm với sự chuyển đổi từ chuyển động quasiparticle 3D sang 2D trong các mặt phẳng ab.
Từ khóa
#manganite #biến đổi pha #từ tính #phân tích nhiễu xạ tia X #trường điện tử #phonon quang họcTài liệu tham khảo
W. E. Pickett and D. J. Singh, Phys. Rev. B: Condens. Matter 55, R8642 (1997).
E. A. Livesay, R. N. West, S. B. Dugdale, G. Santi, and T. Jarlborg, J. Phys.: Condens. Matter 11, L279 (1999).
T. Saitoh, A. E. Bocquet, T. Mizokava, H. Namatame, A. Fujimori, M. Abbate, Y. Takeda, and M. Takano, Phys. Rev. B: Condens. Matter 51, 13942 (1995).
D. N. Mcllroy, J. Zhang, S.-H. Liou, P. A. Dowben, Phys. Lett. A 207, 367 (1995).
J.-H. Park, C. T. Chen, S.-W. Cheong, W. Bao, G. Meigs, V. Chakarian, and Y. U. Idzerda, Phys. Rev. Lett. 76, 4215 (1996).
A. P. Ramirez, P. Shiffer, S.-W. Cheong, C. H. Chen, W. Bao, T. T. M. Palstra, P. L. Gammel, D. J. Bishop, and B. Zegarski, Phys. Rev. Lett. 76, 3188 (1996).
Y. Yamada, O. Hino, S. Nohdo, R. Kanao, T. Inami, and S. Katano, Phys. Rev. Lett. 77, 904 (1996).
T. Saitoh, D. S. Dessau, Y. Moritomo, T. Kimura, Y. Tokura, and N. Hamada, Phys. Rev. B: Condens. Matter 62, 1039 (2000).
J.-H. Park, C. T. Chen, S.-W. Cheong, W. Bao, G. Meigs, V. Chakarian, and Y. U. Idzerda, Phys. Rev. Lett. 76, 4215 (1996).
N. Mannela, W. L. Yang, and X. J. Zhou, Nature (London) 438, 474 (2005).
Z. Sun, Y.-D. Chuang, A. V. Fedorov, J. F. Douglas, D. Reznik, F. Weber, N. Aliouane, D. N. Argyriou, H. Zheng, J. F. Mitchell, T. Kimura, Y. Tokura, A. Revcolevschi, and D. S. Dessau, Phys. Rev. Lett. 97, 056401 (2006).
N. Mannella, W. L. Yang, K. Tanaka, X. J. Zhou, H. Zheng, J. F. Mitchell, J. Zaanen, T. P. Devereaux, N. Nagaosa, Z. Hussain, and Z.-X. Shen, Phys. Rev. B: Condens. Matter 76, 233102 (2007).
S. de Jong, Y. Huang, I. Santoso, F. Massee, R. Follath, O. Schwarzkopf, L. Patthey, M. Shi, and M. S. Golden, Phys. Rev. B: Condens. Matter 76, 235117 (2007).
Z. Sun, J. F. Douglas, A. V. Fedorov, Y.-D. Chuang, H. Zheng, J. F. Mitchell, and D. S. Dessau, Nat. Phys. 3, 248 (2007).
Z. Sun, J. F. Douglas, Q. Wang, D. S. Dessau, A. V. Fedorov, H. Lin, S. Sahrakorpi, B. Barbiellini, R. S. Markiewicz, A. Bansil, H. Zheng, and J. F. Mitchell, Phys. Rev. B: Condens. Matter 78, 075101 (2008).
T. Cuk, D. H. Lu, X. J. Zhou, Z.-X. Shen, T. P. Devereaux and N. Nagaosa, Phys. Status Solidi B 242, 11 (2005).
J. Salafranca, G. Alvarez, and E. Dagotto, Phys. Rev. B: Condens. Matter 80, 155133 (2009).
J. Mira, J. Rivas, L. E. Hueso, F. Rivadulla, M. A. López Quintela, M. A. Señarís Rodríguez, and C. A. Ramos, Phys. Rev. B: Condens. Matter 65, 024418 (2001).
P. G. Radaelli, G. Iannone, M. Marezio, H. Y. Hwang, S.-W. Cheong, J. D. Jorgensen, and D. N. Argyriou, Phys. Rev. B: Condens. Matter 56, 8265 (1997).
F. Prado, R. D. Sánchez, A. Caneiro, M. T. Causa, and M. Tovar, J. Solid State Chem. 146, 418 (1999).
E. Granado, N. O. Moreno, A. García, J. A. Sanjurjo, C. Rettori, I. Torriani, S. B. Oseroff, J. J. Neumeier, K. J. McClellan, S.-W. Cheong, and Y. Tokura, Phys. Rev. B: Condens. Matter 58, 11435 (1998).
V. Dyakonov, F. Bukhanko, V. Kamenev, E. Zubov, S. Baran, T. Jaworska-Gołåb,, A. Szytuła, E. Wawrzyńska, B. Penc, R. Duraj, N. Stüsser, M. Arciszewska, W. Dobrowolski, K. Dyakonov, J. Pientosa, O. Manus, A. Nabialek, P. Aleshkevych, R. Puzniak, A. Wisniewski, R. Zuberek, and H. Szymczak, Phys. Rev. B: Condens. Matter 74, 024418 (2006).
P.-G. De Gennes, Phys. Rev. 118, 141 (1960).
J. B. Goodenough, in Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Ed. by K. A. Gschneidner, J.-C. G. Bänzli, and V. K. Pecharsky (Elsevier, Amsterdam, 2003), Vol. 33, p. 249.
Y. Tokura, Rep. Prog. Phys. 69, 797 (2006).
Guo-meng Zhao, V. Smolyaninova, W. Prellier, and H. Keller, Phys. Rev. Lett. 84, 6086 (2000).
A. S. Alexandrov, Guo-meng Zhao, H. Keller, B. Lorenz, Y. S. Wang, and C. W. Chu, Phys. Rev. B: Condens. Matter 64, 140404 (2001).
C. Kim, F. Ronning, A. Damascelli, D. L. Feng, Z.-X. Shen, B. O. Wells, Y. J. Kim, R. J. Birgeneau, M. A. Kastner, L. L. Miller, H. Eisaki, and S. Uchida, Phys. Rev. B: Condens. Matter 65, 174516 (2002).
K. M. Shen, F. Ronning, D. H. Lu, W. S. Lee, N. J. C. Ingle, W. Meevasana, F. Baumberger, A. Damascelli, N. P. Armitage, L. L. Miller, Y. Kohsaka, M. Azuma, M. Takano, H. Takagi, and Z.-X. Shen, Phys. Rev. Lett. 93, 267002 (2004).