Defektabhängige Transporteigenschaften von Praseodym-Kalzium-Manganat

Abstract

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.