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Defektabhängige Transporteigenschaften von Praseodym-Kalzium-Manganat

Defect dependent transport properties of praseodymium-calcium-manganate

by Peter Moschkau
Doctoral thesis
Date of Examination:2009-08-13
Date of issue:2009-11-24
Advisor:Prof. Dr. Christian Jooß
Referee:Prof. Dr. Christian Jooß
Referee:PD Dr. Vasily Moshnyaga
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2818

 

 

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Name:moschkau.pdf
Size:4.45Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

Highly correlated electron-systems are characterised by a tight connection between the structure and the transport properties. This work investigates praseodymium calcium magnates (PCMO), which reveal the colossal magneto resistance effect (CMR-effect) in sufficient strong magnetic fields. This effect is associated with the electronic and magnetic ordering. As prepared, thin film samples deposited by pulsed laser deposition exhibit a kind of structural disorder, which can be annihilated in post annealing steps. We have observed that a high density of defects is capable to suppress the CMR-effect or to reduce the transition temperature. This is accompanied by the suppression of the charged ordered phase which is a pre-condition for the formation of the ferromagnetic-metallic phase. Furthermore, we have grown epitaxial thin PCMO films on vicinal substrates leading to artificial periodical defect structure. The anisotropic defect structure leads to directional anisotropy of the conductivity. The influence of the interplay of electric and magnetic fields on the formation of the ordered phase can be interpreted in a picture in which the charge carries are composite polarons of the Zener-typ. At low temperature a magnetic field induces a structural phase transition which can be described as a transition from small to large polarons.
Keywords: CMR; CER; polaron; PCMO; phase separation; order; defects; thin film

Other Languages

Hochkorrelierte Elektronensysteme sind durch eine enge Verknüpfung der Struktur mit den Transporteigenschaften gekennzeichnet. Das in dieser Arbeit untersuchte Praseodym-Kalzium-Manganat (PCMO) zeigt in einem hinreichend starken Magnetfeld den kolossalen Magnetowiderstands-Effekt (CMR-Effekt), der eng mit elektronischen und magnetischen Ordnungsphänomenen verbunden ist. Dünnfilmproben, die mittels gepulster Laserdeposition hergestellt werden, weisen nach der Herstellung häufig eine strukturelle Unordnung auf, die durch nachträgliche Auslagerung ausheilt. Wir haben festgestellt, dass eine zu hohe Dichte solcher Defekte zu einer Unterdrückung des CMR-Effektes bzw. zu einer Reduzierung der Übergangstemperatur führt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die ladungsgeordnete Phase nicht gebildet wird, welche die notwendige Voraussetzung für die ferromagnetisch-metallartigen Phase ist. Des Weiteren ist es gelungen, epitaktische PCMO-Dünnfilme auf vizinalen Substraten abzuscheiden, wodurch gezielt periodische Defekte eingebracht wurden. Die damit in den Filmen hergestellte anisotrope Defektstruktur führte zu einer Richtungsanisotropie in der Leitfähigkeit. Der Einfluss des Wechselspiels von elektrischem und magnetischem Feld auf die Einstellung der geordneten Phase und den Ladungstransport lässt sich konsistent in einem Szenario beschreiben, in dem Kompositpolaronen vom Zener-Typ die Ladungsträger sind. Bei tiefen Temperaturen führt ein Magnetfeld zu einer strukturellen Phasenumwandlung, die als ein Übergang von kleinen zu großen Polaronen beschrieben werden kann.
Schlagwörter: CMR; CER; Polaronen; PCMO; Phasenseparation; Ordnung; Defekte; dünne Filme
 

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