Magnetische Korrelationen und Phasenübergägne in magnetoresistiven La1-xSrxMnO3-Einkristallen

Abstract

Magnetische Wechselwirkungen + Phasenübergänge in dem CMR-Material La1-xSrxMnO3 (x=0, 0.1, 0.15 und 0.2) wurden mit Neutronenstreuung am Flat-Cone Diffraktometer E2 (HMI Berlin) an Einkristallen untersucht. Die magnetisch langreichweitig geordneten Phasen wurden aus den Intensitäten der magnetischen Bragg-Reflexe bestimmt. Die kurzreichweitig geordnete paramagnetische Phase wurde mit diffuser Neutronen-Streuung untersucht. Eine erweitere Molekularfeldtheorie für die Suszeptibilität &#967;(q) wurde an die Intensitätsverteilung vollständiger reziproker Ebenen angepasst. Damit wurden die magnetischen Wechselwirkungsparameter für Doppel- bzw. Superaustausch in Abhängigkeit von Temperatur + Magnetfeld bestimmt. Für die Analyse der Datenmengen wurde ein Softwarepaket, TVtueb, entwickelt. Das undotierte LaMnO3 ordnet entlang der c-Achse antiferromagnetisch. Diese Eigenschaft zeigte sich auch in der paramagnetischen Phase anhand der diffusen Neutronen-Streuung in den Austauschintegralen Jc < 0 und Jab > 0. In La0.9Sr0.1MnO3 wurde bei tiefen Temperaturen ein gekanteter Antiferromagnet + Ladungsordnung beobachtet. Die Kantung verschwand zu höheren Temperaturen mit einem Übergang zum Ferromagnetismus. Dieser zeigte sich im paramagnetischen Bereich als Nahordnung von schwach gekoppelten ferromagnetischen Ebenen (0 < Jc << Jab). Bei der Zusammensetzungen La0.85Sr0.15MnO3 mit dem größten CMR Effekt wurde im Tieftemperaturbereich eine antiferromagn. Kantung, Ladungsordnung + bei höheren Temperaturen Ferromagnetismus festgestellt. Die paramagn. Phase wurde mit einem isotropen ferromagn. Austauschparameter J analysiert. In La0.8Sr0.2MnO3 wurde eine isotrope ferromagn. Ordnung + Nahordnung bestimmt. Bei allen Zusammensetzungen variierten die Parameter in der paramagn. Phase annähernd linear mit der Temperatur. Diese Abweichung vom Verhalten der Molekularfeld-Theorie wurde durch eine starke Renormalisierung erklärt. Die magn. Korrelationslängen &#958; wurden bestimmt.

Magnetic interactions and phase transitions in the magneto-resistance (CMR) compounds La1-xSrxMnO3 (x=0, 0.1, 0.15 and 0.2) were investigated by neutron scattering using the Flat-Cone-Diffraktometer E2 (HMI Berlin). The magnetic long range ordered phases were determined by the intensities of the magnetic Bragg reflections. The paramagnetic short-range ordered phase were investigated by diffuse neutron scattering. An extended mean-field theory for the susceptibility &#967;(q) was fitted to the intensity distribution of a complete reciprocal layer. The magnetic exchange parameters for the double- or super-exchange interaction were determined as a function of temperature and magnetic field. For the analysis of the large amount of data, a software package, TVtueb, was developed. The undoped LaMnO3 orders antiferromagnetically along the c-axis at low temperature. The exchange parameters determined from the diffuse neutron scattering in the paramagnetic phase corresponded to the long-range phase with Jc < 0 and Jab > 0. In La0.9Sr0.1MnO3 at low temperature a canted antiferromagnet (CAF) and charge order was observed. The canted antiferromagnet disappeared at higher temperature transforming to a ferromagnetic order. In the paramagnetic phase ferromagnetic short range order (0 < Jc << Jab) was determined. The compound with the largest CMR effect, La0.85Sr0.15MnO3, was in the low-temperature range a canted antiferromagnetic with charge ordering and at higher temperature a ferromagnet. The paramagnetic phase was analysed by one isotropic ferromagnetic exchange parameter J. In La0.8Sr0.2MnO3 an isotropic ferromagnetic long and short-range order was found. The fitted paramagnetic exchange parameters of all compounds increased approximately linear with temperature. This difference to the mean field theory was explained by a strong renormalization. The correlation length &#958; was determined.