Magnetic field effects on the local tunneling conductivity of La0.75 Ca0.25 MnO3 /MgO thin films

Abstract

Die Manganate sind für ihre besonderen Eigenschaften, wie den Metal-Isolator Übergang (MIT) und den kolossalem Magnetowiderstandseffekt (CMR), bekannt. Diese Materialien zeigen ein sehr reichhaltiges Phasendiagramm, wobei die Eigenschaften der verschiedenen Phasen nicht nur von der Dotierung und der Temperatur abhängig sind, sondern auch von elektrischen und magnetischen Feldern. Die Manganate sind interessante Kandidaten für das Studium der Physik korrelierter Elektronen als auch für eventuelle technische Anwendungen. Es ist bereits bekannt, dass die Wechselwirkung der verschiedenen Freiheitsgrade (Gitter, Ladung, Spin und Orbital) eine sehr wichtige Rolle spielen. Dies wird in verschiedenen theoretischen Modellen beschrieben. Dennoch sind die Mechanismen, die für die elektronischen und magnetischen Eigenschaften verantwortlich sind noch lange nicht vollständig verstanden. Weitere experimentelle Untersuchungen sind daher unentbehrlich für das Verständnis der Manganate. Rastertunnelmikroskopie (STM) und -spektroskopie (STS) sind sehr lokale und oberflächensensitive Verfahren, um die Topografie und die lokalen elektronischen Eigenschaften einer Probe zu erfassen. In dieser Arbeit wurden Manganate mit einem metallischen und ferromagnetischen Grundzustand bei tiefen Temperaturen untersucht. Spannungsfreie dünne La3/4 Ca1/4 MnO3-Filme wurden auf MgO(100) Substraten deponiert und zeigten je nach Herstellungsparametern unterschiedliche Wachstumsmoden und Kristallsymmetrien. Die Proben wurde mittels STM und STS in Abhängigkeit der Temperatur und insbesondere von äußeren magnetischen Feldern im Bereich des MIT untersucht und bezüglich ihrer Wachstumsmoden miteinander verglichen. Die Experimente zeigen, dass sich die lokale Tunnelleitfähigkeit kontinuierlich mit der Temperatur und dem Magnetfeld ändert. Die Tunnelleitfähigkeit variiert auch lokal, allerdings sind keine einzelnen klar unterscheidbaren Phasen zu sehen und es ist kein Domänenwachstum von einzelnen Bereichen in Abhängigkeit vom Magnetfeld zu beobachten. Dies entspricht nicht der verbreiteten Theorie eines Perkolationsübergangs. Kurz gesagt, scheint also ein Perkolationsübergang mit einer isolierender und metallischer Phase nicht notwendigerweise der Ursprung des CMR zu sein.