Магнитные и транспортные свойства композитов
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ем оригинальной автоматизированной установки для исследования гальваномагнитных свойств твердых тел. На рис. 3.7 показана температурная зависимость сопротивления поликристаллического чистого образца манганита без магнитного поля и в поле 90 kOe. Зависимость имеет вид, характерный для манганитов оптимального состава - пик на зависимости, связанный с переходом металл-диэлектрик; сильное уменьшение величины пика в магнитном поле, определяющее эффект колоссального магнитосопротивления и смещение максимума пика в магнитном поле в сторону высоких температур. Следует, однако, заметить, что по сравнению с монокристаллами пик на температурной зависимости сопротивления очень сильно сдвинут в сторону низких температур от температуры магнитного фазового перехода ТС. Кроме того, при низких температурах сопротивление и величина магнитосопротивления вновь начинает расти. Такое поведение, характерно для поликристаллических образцов и связано с туннельным вкладом в резистивные и магниторезистивные свойства. Дело в том, что поликристаллические образцы манганитов представляют собой ферромагнитные гранулы с металлическим типом проводимости, поверхность которых покрыта тонким граничным слоем с диэлектрическими свойствами. За счет этого в поликристаллических манганитах реализуется разветвленная сеть магнитных туннельных контактов. Туннельные свойства такой кооперативной системы магнитных туннельных контактов наиболее сильно начинают проявляться при низких температурах. Несмотря на то, что туннельный вклад оказывает существенное влияние на транспортные свойства поликристалла вольт-амперные характеристики оказываются линейными во всем диапазоне температур Рис. 3.8. Эта ситуация характерна для большой разветвленной сети магнитных туннельных контактов с различающимися характеристиками, кроме того, основную роль в определении характера проводимости продолжает играть не туннельный механизм.
Рисунок 3.7 Температурная зависимость сопротивления поликристалла (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3
Рисунок 3.8 Вольт-амперные характеристики поликристалла (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3
Рисунок 3.9а Температурная зависимость сопротивления композита (1-х) (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3+xPbTiO3 (х=14 %)
Рисунок 3.9 (b) Магнитосопротивление композита (1-х) (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3+xPbTiO3 (х=14 %)
Транспортные свойства композита приведены на рис. 3.9 (a). Хорошо видно, что у композита сопротивление оказалось значительно больше, по сравнению поликристаллическим образцом. Но самым главным принципиальным различием оказалось отсутствие пика на температурной зависимости сопротивления, связанного с переходом металл-диэлектрик. Вместе с тем, эффект колоссального магнитосопротивления сохранился (рис. 3.9 (b)). По-видимому, диэлектрическая фаза, добавляемая в композит, участвует в формировании потенциальных барьеров между гранулами манганита.
Туннельный вклад в резистивные свойства при этом, становиться определяющим. Подтверждается это и исследованием ВАХ композита при различных температурах (рис. 3.10). Eсли при высоких температурах ВАХ практически линейны, то по мере понижения температуры они приобретают вид характерный для туннельных переходов.
Рисунок 3.10 Вольт - амперная характеристика композита при разных температурах (1-х) (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3+xPbTiO3(х=14 %)
Формулируя постановку задачи исследований, мы полагали, что если сегнетоэлектрическая фаза будет участвовать в формировании туннельных барьеров между гранулами манганита, то можно будет ожидать влияния на транспортные свойства композита внешнего статического электрического поля. Действительно, изменение направления электрической поляризации в сегнетоэлектрическом барьере (при изменении направления электрического поля) приводит к изменению эффективной высоты потенциального барьера в туннельном контакте. Следствием такого изменения, должно быть изменение транспортных свойств образца. Мы выполнили эксперимент по исследованию ВАХ композита при разных температурах в электрическом поле до 1 кВ/см, с изменением полярности электрического поля в отсутствие магнитного поля и в поле 5 kOe. Поскольку максимального эффекта следовало бы ожидать при низких температурах, мы провели исследования для максимально низких температур, достижимых на нашей установке на сегодняшний день. Заметного влияния электрического поля на транспортные свойства композитов нами обнаружено не было
Рисунок 3.11 Температурные зависимости сопротивления поликристалла (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 на различных частотах
Следующий шаг по сравнительному исследованию чистого поликристалла и композита - резистивные свойства на переменном токе, в частотном диапазоне до 2 MHz. Не исключено, что наличие сегнетоэлектрической фазы в композите может оказать влияние на отклик образца при действии переменного тока. Как видно из рис. 3.12, сопротивление на переменном токе ведет себя таким же образом, как и в случае постоянного тока.
Рисунок 3.12 Магнитосопротивление поликристаллического (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 на частоте 10 кГц
Никаких особенностей не наблюдается. Сдвига особенности при изменении частоты тока не наблюдается. Как и следовало ожидать, при увеличении частоты происходит уменьшение действительной части сопротивления. Как правило, сопротивление должно уменьшаться по закону типа:
(3.1)
Рисунок 3.13 Температурные зависимости сопро?/p>