Оптические явления в пленках манганитов лантана с колоссальным магнитосопротивлением тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ООЗОБЗ14В

г— г—1 Г"1

ТЕЛЕГИН Андрей Владимирович

- с"^ П37

ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ПЛЕНКАХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА С КОЛОССАЛЬНЫМ МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЕМ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 2007

003053146

Работа выполнена в лаборатории магнитных полупроводников Ордена Трудового Красного Знамени Института физики металлов Уральского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, с.н.с. Сухоруков Ю.П.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Москвин А.С.

кандидат физико-математических наук, с.н.с. Номерованная Л.В.

Ведущая организация: Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (Екатеринбург)

Защита состоится «22» февраля 2007 г. в 11:00 на заседании диссертационного совета Д004.003.01 при Институте физики металлов УрО РАН по адресу: 620041, ГСП-170, Екатеринбург, ул. С.Ковалевской, 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО РАН.

Автореферат разослан « 19 » января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор физ.- мат. наук

Лошкарева Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1. Актуальность проблемы

Интерес к тонким пленкам манганитов лантана с перовскитной структурой связан как с поиском новых функциональных материалов для электроники и оптоэлектроники, так и с существованием ряда фундаментальных особенностей физических свойств манганитов, относящихся к сильно коррелированным системам1. Обнаруженные в манганитах лантана эффект колоссального магнитосопротивления (ша§пе1оге51з1апсе, МЯ) и эффект гигантского магнитопропускания (та{*пеиЛгап81Ш55Юп, МТ) в инфракрасном спектральном диапазоне могут быть использованы в различных оптоэлектронных устройствах.

Эффект колоссального магнитосопротивления и его оптический аналог, эффект магнитопропускания, обусловлены сильной взаимосвязью между магнитной и электронной подсистемами в манганитах. В оптических свойствах ряда манганитов лантана также проявляется переход металл-изолятор (МИ), который происходит вблизи температуры Кюри (Тс). Ниже для краткости мы будем называть его оптическим откликом на МИ переход.

Впервые2 эффект гигантского магнитопропускания в манганитах был получен на монокристалле ЬаодБго ]Мп03 (МТ-30 % в поле 8 кЭ) при Т=140 К. Больший интерес манганиты представляют в виде тонкопленочных материалов, отвечающих современным требованиям полупроводниковой электроники и обладающих гигантскими по величине эффектами МТ и МЯ при температурах, близких к комнатной, в малых магнитных полях. К началу работы над диссертацией существовало лишь несколько работ по эффекту магнитопропускания в пленках нестехиометрических и легированных манганитов. Систематических работ по изучению влияния изо- и неизовалентного замещения лантана в исходном ЬаМпОз, влияния типа подложки и толщины пленки на эффект магнитопропускания в пленках манганитов лантана с колоссальным магнитосопротивлением не было. Теоретические работы о природе эффекта магнитопропускания в манганитах на сегодняшний день отсутствуют.

В ряде обзоров1,3 была теоретически показана тенденция к разделению фаз в манганитах. Высокой информативностью при

1 Нагаев Э Л //УФН - 1996 -T 166 -№8 - С 833-858

2 Loshkareva N N , Sukhorukov Yu Р et al //Phys Stat Sol (a) -1997. -Vol 164 -P 863-867

3 Dagotto E Nanoscale Phase-Separation and Colossal Magnetoresistance - Berlin Springer-Verlag -2002 -453 p

изучении фазового расслоения в электронной и магнитной подсистемах манганитов обладает подход, основанный на совместном изучении их оптических, магнитооптических и электрических свойств. Например, исследование температурных зависимостей оптического поглощения и электросопротивления, эффекта Керра и магнитопропускания в пленках ЬахМп03 показало эволюцию разделения фаз в зависимости от концентрации вакансий по Ьа4. Проблема проявления в оптике неоднородных состояний в пленках манганитов требует дальнейших исследований. Магнитные и электрические свойства пленок манганитов по сравнению с объемными материалами сильно зависят от технологии получения пленок и явлений в области интерфейса пленка/подложка. В литературе существуют противоречивые данные о влиянии типа подложки на температуру Кюри, а также температуры МИ перехода и максимума МИ. Отсюда вытекает задача систематического изучения влияния типа подложки и толщины пленки на эффекты магнитопропускания и магнитосопротивления в манганитах.

Таким образом, актуальность исследования легированных пленок манганитов лантана, обладающих эффектом колоссального МЯ, определяется, во-первых, возможностью лучше понять природу магнитопропускания и магнитосопротивления, а также оптического отклика на переход металл-изолятор в тонкопленочных объектах, легированных ионами разной валентности и выращенных на различных подложках; во-вторых, возможностью получить информацию о существовании и поведении зарядовых и магнитных неоднородностей в пленках манганитов, и, в-третьих, возможностью использования эффекта магнитопропускания для создания новых оптоэлектронных ИК-устройств.

Исследования по теме диссертации выполнены при поддержке программы Госбюджета №01.2.006 13391, проекта РФФИ № 04-02-16630, программы ОФН РАН и Президиума УрО РАН «Новые материалы и структуры». 2. Цель и задачи работы

Цель работы заключается в установлении связи оптических и электрических явлений с магнитным упорядочением в пленках легированных манганитов лантана; изучении изменения оптических свойств пленок в ИК-диапазоне под действием магнитных полей, зарядовых и магнитных неоднородностей и напряжений на границе

4 Сухорукое Ю П., ЛошкареваН Н идр //ЖЭТФ -2003 -Вып 1 -Т 123-С 293-304

4

пленка-подложка, а также в изучении возможностей практического

использования обнаруженных эффектов.

Указанная цель достигается решением следующих задач:

• Исследованием влияния изовалентного замещения La3+ на эффекты магнитопропускания и магнитосопротивления в пленках (La,_xPrx)o.7Cao 3Мп03 в диапазоне концентраций (0<х<1); влияния типа подложки на оптические и транспортные свойства пленок.

• Изучением влияния неизовалентного замещения La3+ ионами Na+ и Ag+ на оптические и магнитотранспортные свойства пленок.

• Изучением особенностей температурного поведения эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления в эпитаксиальных пленках Lai.xAgxMn03+5 различной толщины в отсутствии и при наличии вариантной структуры.

• Исследованием проявления магнитных и зарядовых неоднородностей в оптических и электрических свойствах пленок манганитов, а также в искусственно созданной неоднородной среде в виде гетероструктуры Smo 55Sr0 45MnO3/Nd0 55Sr045MnO3.

• Созданием макета инфракрасного модулятора

3. Научная новизна

При проведении комплексного исследования оптических, магнитооптических и электрических свойств легированных пленок манганитов лантана:

• Выявлены уровень и тип легирования, при которых эффект магнитопропускания и температура его максимума достигают наибольшего значения.

• Показано, что величина магнитопропускания, температура Кюри и температура максимума эффекта магнитопропускания слабо зависят от типа подложки, но сильно зависят от величины среднего радиуса замещающего катиона <гА> в А-позиции перовскитной структуры и толщины пленки.

• Предложена методика разделения вкладов колоссального и туннельного магнитосопротивления в пленках с вариантной структурой

• В изученных пленках манганитов лантана обнаружено проявление зарядовых и магнитных неоднородностей.

• Создан рабочий макет модулятора ИК-излучения на основе эффекта магнитопропускания в пленке Lao 82Nao igMnOj+s.

4. Научная и практическая ценность

Выявленные условия получения максимальной величины магнитопропускания, обнаруженные проявления неоднородностей в

пленках и гетероетруктуре способствуют целенаправленному созданию новых функциональных материалов на основе пленок манганитов. Методика одновременного изучения оптических, магнитооптических и электрических свойств, апробированная на манганитах различного состава, может быть использована для обнаружения и изучения неоднородных состояний в тонкопленочных материалах.

Эффект магнитопропускания и оптический отклик на МИ переход в пленках манганитов могут быть рекомендованы для практического применения в различных оптоэлектронных устройствах. Разработана конструкция и изготовлен рабочий макет модулятор ИК - излучения на эффекте магнитопропускания. Показано, что слабая температурная зависимость эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления в гетероетруктуре 8т0 «Бго 45МпОз/Мо 558г0 45Мп03 может быть использована в практических целях.

5. Достоверность полученных результатов

Достоверность обеспечивается использованием аттестованных образцов, обоснованностью экспериментальных методов изучения оптических и транспортных свойств пленок манганитов и хорошей воспроизводимостью результатов на различных образцах.

6. На защиту выносятся следующие положения и результаты:

• Экспериментальные данные исследования эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления, изменения оптических и электрических свойств пленок легированных манганитов лантана под действием магнитных полей, температуры, напряжений на границе пленка/подложка.

• Выявление условий получения максимальной величины магнитопропускания. Установление влияния типа подложки и толщины пленки на эффект магнитопропускания.

• Проявление зарядовых и магнитных неоднородностей в эпитаксиальных пленках манганитов в температурных зависимостях пропускания света, магнитопропускания и магнитосопротивления. Обнаружение магнитных неоднородностей в пленочной гетероетруктуре, состоящей из слов манганитов с разной температурой Кюри.

• Разделение вкладов колоссального и туннельного магнитосопротивления в пленках с вариантной структурой. Определение функции температурной зависимости туннельного магнитосопротивления.

• Разработка макета модулятора ИК-излучения на эффекте магнитопропускания в пленке манганита.

7. Личный вклад соискателя

Автор принимал участие в постановке задач исследования, проводил эксперименты, анализировал полученные результаты, участвовал в обсуждении полученных результатов, написании статей и тезисов докладов. При участии автора диссертации был разработан и изготовлен макет модулятора ИК-излучения.

8. Апробация работы

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на следующих конференциях, семинарах и симпозиумах: на международных школах-семинарах по новым магнитных материалам для микроэлектроники НМММ (Москва, Россия, 2004 и 2006), 1st International Symposium on Transparent Conducting Oxides IS-TCOs (Crete-Greece, 2006), международном симпозиуме EASTMAG (Красноярск, Россия, 2004), 7-й международной конференции «ВТСП и новые неорганические материалы инженерии MSU-HTSC VIIICFM» (Москва, 2004), XII международном Феофиловском симпозиуме по кристаллам, активированным редкой землей или ионами переходных металлов (Екатеринбург, Россия, 2004),международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2005» (Москва, Россия, 2005),

V, VI и VII молодежном семинаре по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург, Россия, 2004, 2005, 2006), международной конференции «Физика электронных материалов» (Калуга, Россия, 2002).

9. Публикации

По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 6 статей в рецензируемых журналах.

10. Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем работы составляет 157 страниц, содержит 38 рисунков и 1 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность экспериментального исследования оптических, магнитооптических и

магнитотранспортных свойств эпитаксиальных пленок легированных манганитов лантана, обладающих эффектом колоссального

магнитосопротивления. Сформулирована цель работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, дана краткая характеристика разделов диссертации.

В первой главе приведены устоявшиеся к настоящему моменту представления о кристаллической структуре, магнитных, оптических, магнитооптических и транспортных свойствах легированных соединений манганитов на основе ЬаМпОз. Кратко рассмотрены изменения свойств манганитов при легировании или отклонения от стехиометрии, при изменении температуры и под действием магнитного поля. Обоснован интерес к изучению пленок манганитов лантана.

Обзор литературных данных выявил отсутствие систематических данных по влиянию изо- и неизовалентного замещения лантана в исходном ЬаМпОз, типа подложки и толщины пленки на эффект магнитопропускания и поглощение ИК-излучения в манганитах лантана с колоссальным магнитосопротивлением. Отмечены разногласия в экспериментальных данных при исследовании влияния типа подложки на физические свойства пленок манганитов. Подчеркнута практическая значимость манганитов как новых функциональных материалов с большими величинами эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления вблизи комнатной температуры.

Во второй главе кратко описаны экспериментальные методики изучения оптических, магнитооптических и магнитотранспортных свойств пленок манганитов лантана в ИК-спектральном диапазоне 1-14 мкм при температурах от 80 до 400 К в магнитных полях до ЮкЭ. Исследования проводились с помощью модернизированного ИК-спектрометра с чувствительностью на два порядка выше, чем в промышленных установках. Обоснован выбор изучаемых материалов и описаны условия получения пленок манганитов (табл. 1).

Аттестация пленок и подложек методами рентгеновской дифракции, рамановской спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения указывает на структурную и химическую однородность образцов. Пленки La1_yAgxMnOз+s были получены при использовании оригинальной процедуры: сначала была получена пленка ЬауМп03+5, затем проводилось насыщение в парах серебра. Электросопротивление пленок измерялось двухконтактным методом. Оптические и электрические измерения проводились в лаборатории магнитных полупроводников ИФМ УрО РАН. Магнитные свойства пленок были

изучены с помощью экваториального эффекта Керра группой профессора Е.А. Ганыпиной из МГУ.

Таблица 1

Составы и методы получения объектов исследования (сокращения: LAO - подложка LaA103, STO - SrTi03, ZYO - Zr02(Y203))

№ Пленки/подложки Метод получения Авторы

1 (Ьа,.хРгх)о7СаозМпОз Химическое Кауль А.Р.,

(O<x<l)/LAO и STO осаждение из паров Горбенко О.Ю.,

Lai.xAgxMn03+s металлоорганических Мельников О.В.

(0<x<0.25)/STO и LAO соединений

LaosAgoiMnCWZYO (МОСУР)5'6

Lao 82Nao isMn03 /LAO

2 Lao 67Sr0 33Mn03/LA0 и Лазерная абляция7 Носов А.П.,

STO Ranno L.,

Favre-Nikolin Е.

3 Пленочная МОСУЭ Кауль А.Р.,

гетероструктура Горбенко О.Ю.,

Sm0 55Sr0 45Mn03- Картавцева М.А.

Nd0 55Sr045MnO3/STO

В третьей главе изучено изменение спектров ИК поглощения пленок манганитов лантана от температуры, уровня и типа легирования. Рассматривается влияние магнитного упорядочения, неоднородностей и толщины пленок на их оптические свойства. Вид спектров ИК-поглощения для всех исследованных пленок манганитов подобен. Спектры коэффициента поглощения К(А.) формируются началом межзонных переходов при длинах волн А.<3 мкм (~0.4 эВ), полосой поглощения при А,~8.5-10мкм (~0.14эВ), обусловленной электронными переходами внутри дырочных кластеров [МпО610"]гг [8], а также вкладом свободных носителей заряда (рис. 1). Наличие полосы при 0.14 эВ является характерным для всех манганитов лантана. В спектрах пленок (Ьа|.хРгх)0 7Са0 3Мп03 при х=0.25,0.5,0.75 наблюдается резонансоподобная полоса при ~1.1мкм (рис. 1а), обусловленная, вероятно, эффектом перекрытия электронных

5 GorbenkoO Yu.KaulA R et al Hi Matt Chem - 1997 - Vol 7 -№5 - P. 747-752

6 Gorbenko O Yu, Melnikov O V. et al //Electrochemical Soc Proc -2005 - Vol 9 - P 905-912

7 Ranno L, Llobet A and Favre-NicolinE //Appl Surf Sci -2002 -V. 188 -№1-2.-P 170-175

8MoskvinA S //PhysicaB -1998 - Vol 252.-P. 186-196

переходов и резонанса поверхностных плазмонов на границе неоднородностей9. Изменение условий резонанса может приводить к сдвигу от температуры, размытию или исчезновению полосы (рис. 1).

Рис. 1. Спектры поглощения К(Я.): а) пленки (Ьа1.хРгх)07Са0зМпОз (х=0.5) на БТО подложке при различных температурах; вставка - влияние магнитного поля Н=8 кЭ на спектр поглощения пленки, б) пленок Ьао8А£о 1Мп03+5 на подложке 7Л'0 толщиной: 1-500нм, 2-1000нм — при разных температурах.

Температурная зависимость поглощения пленок в ИК-области спектра коррелирует с данными с!с проводимости (на рисунках не показано). При уменьшении температуры в парамагнитной (ПМ) области поглощение уменьшается, в ферромагнитной (ФМ) области происходит существенный рост поглощения, связанный с вкладом поглощения света свободными носителями заряда (рис. 1).

При охлаждении пленок Рг0 7Сао зМпОз до 80 К поглощение уменьшается, как и в обычных полупроводниках, что объясняется «вымораживанием» носителей заряда. Внешнее магнитное поле действует аналогично уменьшению температуры вблизи Тс- Оно приводит к увеличению К(А,) всех исследованных пленок на различных подложках в широком ИК спектральном интервале, что связано с подавлением полем магнитных флуктуаций вблизи Тс (вставка на рис. 1а).

Уменьшение толщины пленок приводит к разрешению дополнительной полосы в спектрах поглощения при А,~1 мкм, которая отражает наноскопическую неоднородность пленок вследствие, например, влияния напряжений на границе пленка/подложка (рис. 16).

Таким образом, в третьей главе установлены общие закономерности поведения спектров поглощения пленок

9 Сухорукое Ю П , Лошкарева Н Н идр //ЖЭТФ -2003 -Т 123 - В 1 -С 293-305

10

легированных манганитов лантана от температуры и магнитного поля.

В четвертой главе приведены результаты исследования влияния изовалентного замещения Ьа3+ ионами Рг3+ и типа подложки на оптические и транспортные свойства пленок манганитов, а также на переход металл-изолятор, эффекты МТ и МЯ. Рост концентрации Рг+3 в пленках (ЬаьхРгх)о 7Сао 3М1Ю3 приводит к практически линейному уменьшению эффективной температуры Кюри Т с (данные получены из измерений эффекта Керра) за счет уменьшения среднего радиуса катиона <гА>, что сопровождается усилением локализации носителей заряда, ростом удельного электросопротивления, падением характерных температур: перехода металл-изолятор в электросопротивлении (Тм) и оптического отклика на МИ переход (ТО, а также температур максимумов эффектов МТ и МЯ (Ттахмт и

Тшах \

ми;-

Из рис. 2 видно, что температурные зависимости статического электросопротивления и пропускания ИК-излучения в области взаимодействия света с носителями заряда при длине волны к-6 мкм подобны друг другу. Резкое изменение интенсивности 1(Т) вблизи температуры Кюри является оптическим откликом на МИ переход в температурной зависимости электросопротивления р(Т) (рис. 2).

Рис 2 Температурные зависимости: а) пропускания света (1) при Х=6 мкм, сплошная линия при х=0 — кривая 1(Т) в магнитном поле; б) удельного электросопротивления (р) пленок (La!.xPrx)0 7Сао зМпОз (0<х<1) на подложках STO (светлые символы), LAO (темные символы) и неотожженных пленок (звездочки, х=0.75).

Температурные зависимости МТ имеют такой же вид, что и температурные зависимости MR с максимумом вблизи Т с (рис. 3). Необходимо различать поведение делокализованных состояний в пленках с хр, выше и ниже концентрационного порога перколяции. Выше порога перколяции при хРг<0.5, в пленках образуется

односвязная высокопроводящая ФМ область10, в результате чего поведение кривых пропускания света и электросопротивления подобно, а характерные температуры Ть Тм и Т с практически совпадают. Наиболее однородными являются пленки состава х=0 с максимальным значением температуры Кюри и температуры максимума эффекта магнитопропускания с симметричной относительно максимума формой кривых МТ(Т) и МЯ(Т) (рис. 3).

подложках STO (светлые символы), LAO (темные символы) и неотожженной пленки с хРг=0.75 (звездочки).

Эффект колоссального магнитосопротивления достигает максимального значения вблизи порога перколяции при х=0.50, т.е. в области максимальной неоднородности. Важным фактом является то, что вследствие постоянства отношения Мп4+/Мп3+ при изовалентном замещении, максимальные значения МТ~25% выше порога перколяции практически не меняются, что связано с постоянством объема основной ФМ фазы. Величина магнитопропускания остается большой в широкой области спектра от 1.5 до 11 мкм. Магнитные и электронные неоднородности проявляются в односвязной ФМ металлической области при Хрг<0.5 в виде аномалий на температурных зависимостях магнитопропускания и гистерезиса в полевых зависимостях магнитопропускания (на рисунке не показано). Отсутствие насыщения и слабая зависимость магнитосопротивления пленок от направления поля обусловлено максимальными флуктуациями магнитных моментов в окрестности Т с.

Ниже порога перколяции в пленках имеет место разделение фаз, что сопровождается различием в значениях характерных

10 Balagurov А М et al //Phys Rev В-2001 - Vol 64 - P 024420 (10 pages)

12

температур Ti и Тм и близостью значений Tj и Т*с в пленках (Lai_xPrx)0 7Сао зМпОэ с Хрг=0.75 с дефицитом и без дефицита кислорода, т.е. с различным соотношением концентраций ионов Мп4+/Мп3+ (рис. 2). Магнитопропускание в неотожженных пленках с дефицитом по кислороду имеет разные величины на разных подложках: МТ~10 % на LAO и ~2 % на STO подложке (MR-40 % в поле 8 кЭ на обеих подложках). В отожженных пленках без дефицита кислорода на обеих подложках величины МТ~4 % выравниваются, что свидетельствует о стабилизации отношения Мп4+/Мп3+. В отличие от пленки на подложке STO, переход металл-изолятор в зависимости р(Т) в пленке на подложке LAO отсутствует (рис. 2), но оптический отклик на МИ переход наблюдается в отожженных пленках на обеих подложках. Это свидетельствует о присутствии металлических капель в изолирующей матрице, т.е. о разделении фаз".

Значения Т с и других характерных температур пленок (Ьа1.хРгх)о7СаозМпОз одинакового состава на разных подложках близки между собой. Незначительное различие может быть связано с влиянием напряжений различного знака на границе пленка/подложка и градиентом напряжений по толщине пленки. Оценки показали, что толщина релаксационного слоя — области максимальной концентрации интерфейсных напряжений — в пленках на подложках STO составляет ~ 8 нм, в пленках на подложках LAO — примерно 4 нм, т.е. в десятки раз меньше толщины пленок.

Таким образом, изовапентное замещение La3+ ионами Рг3+ приводит к практически неизменной величине магнитопропускания в области концентраций выше порога перколяции, что обусловлено постоянством ФМ фазы в пленке, т.е. отношения Мп4+/Мп3+. Ниже порога перколяции имеет место зарядовое и магнитное разделение фаз.

В пятой главе изучаются особенности температурного поведения проводимости, эффекты магнитопропускания и магнитосопротивления в пленках манганитов лантана, легированных ионами Ag1+, различной толщины, при наличии и без вариантной структуры. Рассматривается проявление зарядовых и магнитных неоднородностей в этих пленках.

Даже малые уровни легирования ионами Ag+ позволяют получить тонкопленочные ФМ материалы с Т с и другими характерными температурами, превышающими комнатную.

ПЛошкареваН Н., Сухорукое Ю П идр // Письма в ЖЭТФ - 1998 -Т 68 -№ 1 -С 89-92

13

Эпитаксиальные пленки Ьа1_,^хМпОз+5 на подложке БТО (хАг=0.05,0.10,0.15,0.25) обладают согласованным ходом зависимостей р(Т) и 1(Т), МЯ(Т) и МТ(Т) (рис. 4) и практически совпадающими температурами Т1 и Тм близкими температуре Кюри. Оптимально легированным и максимально однородным является состав с хА8=0.1 (Т с=3 17 К), обладающий максимальными значениями характерных температур: ^ и Тм, Ттахмт и Ттахш При других концентрациях серебра характерные температуры уменьшаются. Активационный характер поведения р(Т) в ПМ области при «металлическом» характере пропускания 1(Т) пленки с х=0.25 (рис. 4а,б), свидетельствует о зарядовой неоднородности в ПМ области.

Рис. 4 Температурные зависимости: а) удельного электросопротивления (р); б) относительного пропускания света (1отн=1(Т)/180К); в) магнитосопротивления (MR); г) магнитопропускания света (МТ) пленок Lai_xAgxMn03+6 на STO, 1- х=0 05, 2 - 0.10, 3 - 0.15, 4 - 0.25.

Во всех пленках наблюдались дополнительные максимумы на низкотемпературном крае зависимости МТ(Т) (рис. 4г), которые не проявлялись явно на кривых MR(T) (рис. 4в). Предположительно появление этих особенностей связано с неоднородностями в пленках, вследствие напряжений вблизи интерфейса пленка-подложка и/или неодинакового распределения серебра по толщине пленки.

Для искусственного создания зарядово- и магнитно-неоднородной системы были выращены пленки Lao sAgo iMn03+8 на подложках Zr02(Y203). Данные пленки толщиной 500, 800 и 1000 нм принципиально отличаются от поликристаллических материалов и представляют собой совокупность одинаковых структурных доменов в

плоскости пленки, разделенных высокоугловыми границами (19.5 , 70.5° и 90°). Структурные домены размером -30-40 нм представляют собой высокопроводящие ФМ области, разделенные слабопроводящими границами ~0.4 нм12. В отличие от пленок без вариантной структуры в пленках Ьа^ 8А§01МпОз+5/гУО переход металл-изолятор в зависимости р(Т) происходит при температуре Тм существенно ниже Тс, в то время как оптический отклик на МИ переход — вблизи Т с (рис. 5а,б). Такое различие в положении температур Тм и Т[ обусловлено конкуренцией вкладов в проводимость от высокопроводящего объема и слабопроводящих границ структурных доменов.

з

1 5

.10-

Г • \\1 -А

'»"'•чХ-^-

а) ^ Ч^С

2

& ¿1

б)_^ В ЯГ I/

о 2 2

100

200 300 Т. К

400

200 300 Т, К

Рис. 5 Температурные зависимости: а) удельного электросопротивления (р), б) относительного пропускания света (10тн=1(Т)/18ок); в) магнитосопротивления (МЯ); г) магнитопропускания света (МТ) пленок ЬаовА^ 1Мп03/гУ0 толщиной: 1-500 нм, 2- 800 нм и 3- 1000 нм.

О наличии магнитной неоднородности по толщине пленки свидетельствуют разные значения температур Кюри со стороны пленки и подложки. Максимальные значения магнитопропускания и характерных температур достигаются в пленке Ьа0 8Ад01МпО3 толщиной 800 нм, что свидетельствует о наибольшей зарядовой и магнитной однородности. Дальнейшее увеличение толщины пленки до 1000 нм приводит к усилению неоднородности, что проявляется в увеличении электросопротивления и понижении характерных

12 Кауль А Р, Горбенко О Ю и др //Успехи химии -2004 -Т 73 -Вып 9 - С. 932-952

температур. Усиление неоднородности может быть связано с неоднородным распределением ионов А§ и вакансий Ьа по толщине пленок. С магнитными неоднородностями, возможно, связано и появление дополнительных максимумов в зависимости МТ(Т) (рис. 5г). Основной максимум магнитопропускания вблизи температуры Юори связан с объемом пленки Lao8AgolMnOз. Дополнительные максимумы могут быть обусловлены присутствием фаз с более низкой Т с, например, Ьа^МпОз, используемой в качестве основы при выращивании пленок. Возможно, что эта фаза присутствует в области границы пленка-подложка, где проникновение ионов серебра может быть затруднено диффузно или из-за наличия эпитаксиальных напряжений.

В пленках Ьао вА§о 1Мп03+5 с вариантной структурой в отличие от пленок Ьа1^^хМп03+8/5Т0 помимо колоссального магнитосопротивления существует вклад туннельного магнитосопротивления (рис. 5в), обусловленный туннелированием спин-поляризованных электронов через границы структурных доменов в пленке. Туннельное МЯ растет при понижении температуры. Гигантское магнитопропускание является оптическим аналогом колоссального МИ. Вклад магнитопропускания, связанный с туннельным МЫ, не превышает 0.3 % и практически не виден на фоне гигантской величины МТ—6-9 % вблизи Т с- Это позволило разделить вклады туннельного и колоссального магнитосопротивления в пленке с вариантой структурой. Подгонка экспериментальных данных позволила описать туннельное МЛ функцией /=а+Ь/^/Г, где а, Ь-константы. Такая зависимость характерна для нанопорошков, в которых туннельное МЯ связанно с туннелированием спин-поляризованных электронов между большими зернами через параллельные цепочки более мелких нанозерен. Экстраполяция кривой МЩТ) на ось ординат по выражению дала

возможность оценить величину спин-поляризации электронов в пленках с вариантной структурой Р-0.5.

Таким образом, в пленках Ьа|.хА§хМп03 в отсутствии вариантой структуры имеет место колоссальное магниггосопротивление и его оптический аналог — гигантское магнитопропускание, температурные зависимости 1(Т) и р(Т) подобны, а характерные температуры близки к Т*с пленки. Наличие слабо проводящих границ в искусственно созданной зарядово-

13 Ziese М. // Reports on Progress in Physics - 2002 - Vol 65 - P 143-249

16

неоднородной системе в виде вариантной структуры пленки Ьао8А§о1МпОз+5 приводит к появлению вклада туннельного МЯ, который слабо проявляется в магнитопропускании, и к смещению Тм в область низких температур относительно температуры Ть близкой температуре Кюри пленки. Наличие магнитных неоднородностей, вероятно, обусловленных существованием фаз с более низкой Т с, вследствие неоднородного распределения ионов А% и вакансий Ьа по толщине пленки, проявляется в виде дополнительных максимумов в низкотемпературной области магнитопропускания.

В шестой главе изучена роль неоднородностей в интерфейсе пленка/подложка в формировании оптических и электрических свойств манганитов на примере пленок оптимально легированных составов Ьаоб75гоззМпОз толщиной 50 и 300 нм, выращенных на подложках БТО и ЬАО. Анализируются условия для получения максимального эффекта магнитопропускания.

В пленках Ьао 67$Го ззМпОз толщиной 300 нм на разных подложках температуры Т[ совпадают и близки значениям Тм и Тс~350 К (рис. 6а,б). Температурные зависимости эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления толстых пленок подобны, а температуры максимумов МТ и МП близки (рис. 6в,г).

т, к т. к

Рис. 6. Температурные зависимости: а) удельного электросопротивления (р); б) пропускания света (I); в) магнитосопротивления (MR), г) магнитопропускания (МТ) в поле 8 кЭ при Я.=6 мкм пленок Lao 67S10 33МПО3 на подложках STO (треугольники) и на LAO (круги). Светлые символы относятся к пленкам толщиной 300 нм, темные - 50 нм.

Однако пленки Lao 6?Sr0 33Мп03 толщиной 50 нм являются существенно зарядово- и магнитно-неоднородными. Об этом

свидетельствует увеличение электросопротивления при уменьшении толщины пленки, уменьшение величины намагниченности, температуры Кюри и других характерных температур. Все это связано с наличием напряжений разного знака в интерфейсе пленка/подложка и градиентом напряжений по толщине пленки. Вблизи интерфейса в пленках формируется деформированный слой, толщина которого на порядок превышает толщину релаксационного слоя. Значение этого слоя для пленок Lao 67Sr0 33М11О3 на STO составляет -100 нм, на LAO -50 нм14. Соотношение толщины деформированного слоя и толщины пленки определяет зарядовую и магнитную однородность пленок и приводит к разным величинам магнитопропускания тонких пленок Lao 67Sto 33М1Ю3 на разных подложках.

При уменьшении толщины пленки Lao 67S10 33М11О3 на подложке STO в 6 раз магнитопропускание также уменьшается в 6 раз (рис. 6г). Однако в пленках Lao 67Sr0 33М11О3 на LAO наблюдается менее чем 3-х кратное уменьшение величины МТ (рис. 6г). Это может означать, что величина магнитопропускания зависит от сложной морфологии пленок, т.е. от объемной доли неоднородностей и отношения толщины пленки к величине деформированного слоя.

Анализ экспериментальных данных позволил установить, что наибольшей величиной магнитопропускания обладают пленки оптимально легированных составов манганитов с максимальным изменением пропускания при МИ переходе и полупроводниковым ходом р(Т) в ПМ области. Например, в пленках Lao 67Sr0 33МПО3, в ПМ области Зр/ЭТ>0 и магнитопропускание достигает лишь ~6 %. (рис. 6а), в пленках Lao 7Сао 3М11О3 — 9р/5Т<0 и <Э1/ЭТ<0 и величина МТ-25 %. Зависимость величины магнитопропускания от знака Эр/ЭТ в ПМ области может быть обусловлена различной величиной среднего ионного радиуса А-катиона (rSr=1.26A, rCa=1.06A, ^=1.16 А)15. Меньшему радиусу катиона соответствует более узкая зона проводимости, что обусловливает активационный характер проводимости при 1>ТС и высокие значения магнитопропускания и магнитосопротивления, в соответствии с выражением16 I MR | ^1-ехр(-EJT,•), где Еа - энергия активации.

Таким образом, величина магнитопропускания в пленках оптимально легированных манганитов зависит от характера поведения

14 Ranno L., Llobet A, Tiron R , and Favre-Nicolin E // Appl Surf Sci - 2002 - V 188. - № 170

15 ShanonR D.//Acta Crist A - 1976 -Vol.32.-P 751-767

16 Beberun N G, Ustinov V V.//J Phys Cond Matt -1998 - Vol 10 - P. 6301-6309

электросопротивления р(Т) в парамагнитной области и от толщины пленки.

В седьмой главе описывается конструкция и принцип действия ИК-модулятора на основе эффекта магнитопропускания в пленке манганита с колоссальным магнитосопрётивлением. Анализируются эффекты магнитопропускания и магнитосопротивления в пленочной гетер о структуре, состоящей из слоев манганита с различной температурой Кюри.

Модулятор на основе эффекта магн итопропускания является простым устройством, содержащим только магнитооптический элемент (МОЭ) и источник магнитного поля. Нами был создан макет модулятора ИК - излучения на основе плснкп Ьа^гМао 1кМп03+й толщиной 300 нм, работающий при комнатной температуре на частоте -1 кГц (рис. 76).

Рис, 7. а) Температурные Зависимости магнитопропускания МТ (левая ось) и глубины модуляции модулятора (m) пленки La^S2Na0 i3MnQ3+s на подложке LAO н поле 8 кг> и /.—8.8 мкм. На вставке - спектр ш при Т=303 К; б) макет модулятора на эффекте магн итопропускания ИК - излучения. 1 - источник переменного магнитного поля, 1 - магнитооптический элемент, 3 - термоэлектронный охладитель, 4 кул л ер, 5 - разъем для подключения электронного блока.

Модулятор не содержит поляризатора и анализатора, традиционных элементов для модуляторов на эффекте Фарадёя. Выбор пленки Lao.gîNaimMnGs+e был обусловлен большой величиной глубйны модуляции {m) около б % при Г-ЗОЗ К s ИК-области спект ра от 1.5 до 10 мкм (вставка на рис. 7а), где п1=(1н-1оУ(1н+1о), где 1ц, 1<> -интенсивности прошедшего через МОЭ излучения в поле и без поля. Температурная и спектральная зависимости m имеют ход подобный соответствующим зависимостям магн итопропускан ия пленки (рис. 7а).

2

т. к

Глубина модуляции имеет линейную зависимость в широком диапазоне магнитных полей, слабо зависит от направления поля вдоль или перпендикулярно плоскости пленки, имеет частоту равную удвоенной частоте источника поля и дает в постоянном магнитном поле те же величины, что и в переменных полях.

Быстродействие модулятора на эффекте магнитопропускания в манганитах лантана определяется процессами перемагничивания. Расчетная частота перемагничивания пленок манганитов может достигать ~1 ГГц. Реальная рабочая частота модулятора определяется частотными характеристиками источника переменного магнитного поля.

Существование манганитов с различной Тс позволяет создать модуляторы с различной рабочей температурой. Например, в качестве МОЭ модулятора, работающего при пленке Т=175К, может быть взята пленка (Lao sPro 5)0 7Сао 3Мп03 с т~25 % в поле Н=8кЭ, при Т-270 К — пленка Lao 7Сао 3Мп03 с ш~15 %, при Т=305 К — пленка Lao 8AgoiMn03 с величиной модуляции ~8 %.

Дельтаобразная зависимость эффекта магнитопропускания и гигантское изменение прозрачности пленок манганитов вблизи Тс могут быть использованы для создания управляемого температурой и/или магнитным полем оптического затвора, ослабителя ИК-излучения, а также датчиков температуры или магнитного поля.

Из рис. 76 видно, что основная доля элементов конструкции модулятора приходится на систему термостабилизации МОЭ, которую можно исключить при условии получения нового функционального материала со слабой температурной зависимостью эффекта магнитопропускания. Например, при создании гетероструктуры из слоев манганитов с различными Тс- Такая пленочная гетероструктура была создана из слоев Nd0 55Sr045MnO3 и Sm0 55Sr0 45MnO3 сильно отличающихся по Тс и обладающих колоссальным MR. Переход металл-изолятор в зависимости р(Т) гетероструктуры наблюдается при температуре Тм~250 К существенно меньшей Ti (рис. 8а,б).

Зависимость пропускания 1(Т) имеет дополнительную особенность при ~150 К, которая не проявляется в зависимости р(Т). Это свидетельствует о проявлении зарядовой неоднородности гетероструктуры, связанной с присутствием различных слоев манганита. Зависимость MR(T) гетероструктуры отражает суммарное магнитосопротивление слоев, формирующих её (рис. 8в). Более ярко свойства слоев отражены в температурной зависимости

магнитопропускания в виде особенностей при Ттах МТ~260 К и Тгаах2щ~80 К (рис. 8г).

I 2.

J _ а)

у \

б)

л1'

100

200

300

Т,К

Рис. 8 Температурные зависимости: а) электросопротивления (р), б) относительного пропускания света (I); в) магнитосопротивления (МЯ), г) магнитопропускания (МТ) гетероструетуры Ш0 558/0 45МпОг Бшо 5$Зг"о 45Мп03/8Т0. Сплошные линии — подгоночные кривые.

Разложение кривой МТ(Т) на гауссианы позволило выделить три вклада, которые, вероятно, связаны с тремя магнитными фазами с различными температурами Тс и Тмахмт: две фазы связаны с проявлением магнитных свойств N¿0 55810 45М11О3 (Т с~255 К) и Бшо 55810 45М11О3 (Т*с~80 К), третья фаза — отклик от промежуточного слоя близкого по свойствам к соединению (N<10 258ш0 75)0 55810 45МПО3 с ТС=169К (рис. 8г). Выделение промежуточного слоя демонстрирует высокую чувствительность оптических методов к присутствию различных магнитных фаз в объеме материала.

Таким образом, дополнительные максимумы в низкотемпературной области кривых МТ(Т) пленок манганитов с колоссальным М11 обусловлены проявлением ферромагнитных фаз с разными температурами Кюри. Показана возможность получения магнитопропускания со слабой зависимостью от температуры. Сконструирован и изготовлен макет ИК-модулятора на основе эффекта магнитопропускания и определены его рабочие характеристики.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Установлено, что при изовалентном замещении Ьа3+ ионами Рг3+ в пленках (Ьа1.хРгх)0 7Сао зМпОз величина эффекта магнитопропускания составляет ~25 % в поле 8 кЭ и практически не

меняется до х<0.50, что связано с постоянством объема ферромагнитной фазы вследствие неизменного отношения Мп4+/Мп3+. Рост концентрации Рг3+ приводит к уменьшению температуры Кюри, температуры перехода металл-изолятор и температур максимумов магнитопропускания и магнитосопротивления вследствие

уменьшения среднего радиуса А-катиона. В пленках (Ьа1_хРгх)о 7Са0 3Мп03 с х=0.75 обнаружено разделение фаз.

2. Показано, что неизовалентное замещение Ьа3+ ионами Ag , Иа и приводит к появлению больших эффектов магнитопропускания (МТ~ 10-20 % в поле 8 кЭ) и магнитосопротивления при температурах выше комнатной.

3. Показано, что величина магнитопропускания, температуры максимумов магнитопропускания и колоссального магнитосопротивления существенно зависят от типа легирующего элемента и уровня легирования, от отклонения от стехиометрии и толщины пленки манганита, и слабо зависят от типа подложки. Максимальная величина магнитопропускания достигается в манганитах оптимального состава с большим изменением пропускания при переходе металл-изолятор и полупроводниковым ходом температурных зависимостей электросопротивления в парамагнитной области.

4. В пленках ЬаовА^ ^пОз+з/гЮг^Оз) с вариантной структурой в отличие от пленок Lal.xAgxMn0з+s/SrTi03 обнаружено низкотемпературное туннельное магнитосопротивление. Магнитопропускание не чувствительно к границам структурных доменов и слабо проявляется в области туннельного магнитосопротивления. Предложена методика разделения вкладов колоссального и туннельного магнитосопротивления. Температурная зависимость туннельного магнитосопротивления может быть описана функцией /=а+Ь/т/Г. Величина спиновой поляризации электронов Р-0.5.

5. Выявлены зарядовые неоднородности в пленках легированных манганитов и в искусственно созданной неоднородной среде — пленках LaosAgo ¡МпОз+з с вариантной структурой. Обнаружено проявление магнитных неоднородностей в пленках манганитов и гетероструктуре 8т0 558г0 45Мп03/Ыс1о 55$Го 45Мп03 в виде аномалий на температурных зависимостях магнитопропускания и магнитосопротивления.

6. Сконструирован и изготовлен рабочий макет ИК-модулятора на основе эффекта магнитопропускания в пленке Ьао82Иао 18МпОз+5.

Показана возможность получения эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления со слабой зависимостью от температуры.

Основные результаты работы изложены в следующих статьях:

1. Сухорукое Ю. П., Лошкарева Н. Н., Ганьшина Е. А., Кауль А. Р., Горбенко О. Ю., Мостовщикова Е. В., Телегин А. В., Виноградов А. Н., Родин И. К. Эффект гигантского магнитопропускания инфракрасного излучения в пленках (Lai.xPrx)o 7Сао зМпОз // Перспективные материалы. - 2003. - № 5. - С. 43-49.

2. Сухоруков Ю. П., Лошкарева Н. Н., Телегин А. В., Мостовщикова Е. В., Кузнецов В. Л., Кауль А. Р., Горбенко О. Ю., Ганьшина Е. А., Виноградов А. Н. Модулятор ИК-излучения на эффекте магнитопропускания в манганите лантана, работающий вблизи комнатной температуры // Письма в ЖТФ. - 2003.- Т. 29. -Вып. 21.-С. 55-61.

3. Сухоруков Ю. П., Лошкарева Н. Н., Ганьшина Е. А., Кауль А. Р., Горбенко О. Ю., Мостовщикова Е. В., Телегин А. В., Виноградов

A. Н., Родин И. К. Влияние изовалентного легирования пленок (Lai.xPrx)o 7Сао зМпОз (0<х<1) на оптические, магнитооптические и транспортные свойства вблизи перехода металл-изолятор // ФТТ. -

2004,- Т. 46. - Вып. 7. - С. 1203-1213.

4. Sukhorukov Yu. P., Nossov A. P., Loshkareva N. N., Mostovshchikova E. V., Telegin A. V., Favre-Nicolin E., Ranno L. The influence of magnetic and electronic inhomogeneities on magnetotransmission and magnetoresistance of Lao 67S10 33Mn03 films // J. Appl. Phys. - 2005. -Vol. 97. - P. 103710 (5 pages).

5. Сухоруков Ю. П., Телегин А. В., Ганьшина Е. А., Лошкарева Н. Н., Кауль А. Р., Горбенко О. Ю., Мостовщикова Е. В., Мельников О.

B., Виноградов А. Н. Туннелирование спин-поляризованных носителей заряда в пленке Lao sAgo iMn03+5 // Письма в ЖТФ. -

2005.- Т. 31. - Вып. 11. - С. 78-87.

6. Melnikov О. V., Sukhorukov Yu. P., Telegin A. V., Gan'shina, E. A., Loshkareva N. N., Kaul A. R., Gorbenko O. Yu., Vinogradov A. N., Smoljak I. B. The evolution of magneto-transport and magneto-optical properties of thin Lao sAg01МпОз+а films possessing the in-plane variant structure as a function of the film thickness // J. Phys.: Cond. Matt.-2006.-Vol. 18.-P. 3753-3765.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН тираж 100 закР^объем 1.0 пл. формат 60x84 1/16 620041 г.Екатеринбург ГСП-170, ул. С.Ковалевской, 18

Введение.

Глава 1 Обзор физических свойств манганитов.

1.1 Кристаллическая структура.

1.2 Электронная структура.

1.2.1 Одноэлектронная зонная модель.

1.3 Оптические свойства манганитов лантана.

1.3.1 Спектры отражения и оптической проводимости.

1.3.2 Спектры поглощения.

1.4 Эффект магнитопропускания, гигантское температурное изменение пропускания в манганитах.

1.5 Магнитные свойства, эффект Керра.

1.6 Транспортные свойства.

1.6.1 Электросопротивление, переход металл-изолятор.

1.6.2 Магнитосопротивление, разделение фаз.

Глава 2 Методика эксперимента, приготовление и аттестация образцов

2.1 Методика эксперимента.

2.2 Формулы и погрешности.

2.3 Приготовление образцов.

Глава 3 Спектры поглощения.

3.1 Спектры поглощения пленок легированных манганитов лантана.

Глава 4 Оптические явления в пленках манганитов лантана с колоссальным магнитосопротивлением при изовалентном замещении La3+ ионами Рг3+.

4.1 Оптический отклик на переход металл-изолятор и эффект магнитопропускания.

4.2 Обсуждение результатов.

Интерес к перовскитным соединениям манганитов лантана связан как с поиском новых функциональных материалов для микро- и нанооптоэлектроники, транспортными и оптическими свойствами которых можно управлять магнитным полем или температурой, так и существованием ряда фундаментальных особенностей физических свойств манганитов, относящихся к сильно коррелированным системам с тесной взаимосвязью зарядовых, спиновых, орбитальных, магнитных и решеточных степеней свободы [1,2,3].

Обнаруженные в манганитах лантана явление колоссального магнитосопротивления (magnetoresistance, MR) и эффект гигантского магнитопропускания света (magnetotransmission, МТ) открывают широкие возможности для создания различных устройств: магнитные записывающие и воспроизводящие головки, устройства хранения информации, ИК модуляторы, аттенюаторы, ослабители излучения и другие магнитоуправляемые устройства [4-7].

Впервые эффект гигантского магнитопропускания, определяемый как относительное изменение пропускания света образцом под действием магнитного поля, был обнаружен около 20 лет тому назад в магнитной полупроводниковой шпинели HgCr2Se4 при температуре Т<130 К и составил ~25% в поле 4 кЭ [7]. В манганитах магнитопропускание в среднем ИК-диапазоне впервые было обнаружено на монокристалле La09Sr01МПО3: величина МТ составила ~30 % при 140 К в поле 8 кЭ [8]. Эффект магнитопропускания в манганитах имеет место в ИК-области спектра 1.0-14 мкм и связан с поглощением света свободными носителями заряда [9].

Следует отметить, что, несмотря на активное исследование природы эффектов колоссального магнитосопротивления и магнитопропускания в манганитах лантана, теоретические работы по эффекту гигантского магнитопропускания в манганитах на сегодня отсутствуют, а ведущие экспериментальные работы по изучению эффекта магнитопропускания в манганитах лантана проводятся в оптической группе лаборатории магнитных полупроводников ИФМ УрО РАН, членом которой является автор диссертации. В большинстве экспериментальных работ по манганитам изучаются спектры отражения, электрические и магнитные свойства. Отсутствие работ по спектрам поглощения в манганитах связано с большой величиной коэффициента поглощения легированных составов. Между тем, прямые оптические исследования — поглощение или пропускание, проведенные комплексно с электрическими, в том числе в магнитных полях и в широком диапазоне температур, являются максимально информативными и позволяют получить информацию как об электронной структуре, так и о носителях заряда, примесных состояниях и о существовании в манганитах фазового расслоения.

Вместе с тем, существует проблема получения гигантских по величине эффектов магнитопропускания и колоссального магнитосопротивления со слабой температурной зависимостью вблизи «рабочей температуры» и в малых магнитных полях. Одним из перспективных материалов в этом отношении являются пленки манганитов. К началу работы над диссертацией существовало лишь несколько работ по эффекту магнитопропускания в пленках нестехиометрических и легированных манганитов, например [9]. Систематические работы по изучению влияния изо- и неизовалентного замещения лантана на оптические свойства и эффект магнитопропускания в пленках манганитов лантана отсутствуют.

Легирование исходного ЬаМпОз ионами типа: Sr2+, Ag+, Na+ или Pr3+ приводит к существенному изменению соотношения объемов ферромагнитной (ФМ) и антиферромагнитной (АФМ) фаз, т.е. отношения Мп4+/Мп3+, температуры Кюри и температуры перехода металл-изолятор (МИ) [1-3,23]. Отсюда, естественно ожидать изменения величин и температур максимумов МТ и MR. При неизовалентном замещении La3+ ионами типа: Sr2"1", Ag+, Na+ — в манганитах достигается температура Кюри (Тс) и температура максимума колоссального MR существенно выше комнатной температуры. Изучение концентрационных зависимостей эффектов МТ и колоссального MR при неизовалентном замещении La позволит прогнозировать уровень и тип легирования, при котором эти эффекты и температура Кюри будут максимальными.

Таким образом, представляется актуальным изучить эволюцию оптических, магнитных и транспортных свойств, поведение температурных и полевых зависимостей эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления в пленках манганитов при изо- и неизовалентном замещении La в широком диапазоне концентраций (0<х<1) и температурном интервале выше и ниже МИ перехода.

Магнитные и электрические свойства пленок манганитов, также как и свойства моно- или поликристаллов, зависят от стехиометрии, уровня легирования и температуры и т.д., но по сравнению с объемными манганитами электрические свойства пленок сильно зависят от технологии получения пленок и интерфейсных явлений. Напряжения в интерфейсе пленка/подложка из-за рассогласования параметров кристаллической решетки пленки и подложки, а также толщина пленки могут влиять не только на структуру, но и на оптические, магнитооптические и транспортные свойства манганитов. Существует ряд работ по пленкам La0 ?Са0 зМпОз, в которых при замене подложки STO на LAO температура Кюри и температура МИ перехода смещались как в область высоких температур на ~30 К [23,87], так и в область низких температур [10], или оставались практически не измененными [11,72]. Причем, и в первом, и втором случае температура Кюри пленок значительно отличалась от значений Тс на фазовой диаграмме для объемных образцов. Во всех работах отмечалась существенная роль напряжений на границе раздела пленка/подложка и двойникования в пленке на положение Тс, температуру МИ перехода и температуру максимума эффекта колоссального MR. Отсюда вытекает задача систематического изучения влияния подложки и толщины пленки на эффекты магнитопропускания и магнитосопротивления в манганитах.

В области взаимодействия света со свободными носителями заряда поведение температурной зависимости пропускания света в манганитах лантана отражает температурное изменение электросопротивления при переходе металл-изолятор вблизи температуры Кюри. Такое изменение пропускания, для краткости, мы решили назвать оптическим откликом на переход металл-изолятор.

Ранее было показано, что в пленках оптимально легированных манганитов лантана (однородных ФМ пленках с максимальной величиной намагниченности и Тс [78,81,97]) эффект магнитопропускания ИК-излучения является оптическим аналогом эффекта колоссального MR. Колоссальное магнитосопротивление и магнитопропускание достигают максимума вблизи Тс и имеют симметричную относительно максимума форму кривых, обусловленную подавлением полем магнитных флуктуаций вблизи Тс, слабо зависят от направления магнитного поля, не имеют насыщения и гистерезиса в полях до 10 кЭ [9,68].

Наличие зарядовых и магнитных неоднородностей в пленках оказывает существенное влияние на оптические свойства манганитов, особенно в ИК - области спектра [9,11,34]. Экспериментальные данные показывают, что в некоторых случаях на температурных зависимостях МТ и MR появляются дополнительные пики. Предполагается, что эти особенности связаны с магнитным разделением фаз в легированных манганитах на области с Тс, отличающейся от температуры Кюри основного объема образца. В обзоре [2] было показано, что тенденция к расслоению на фазы, образованию в основной матрице зародышей новой фазы неоднородных зарядовых состояний, является одной из существенных особенностей манганитов как сильно коррелированных систем. Природа и условия зарождения и развития этих фаз может быть изучена при помощи комплексного метода исследования оптических, магнитооптических (например, эффекта МТ) и магнитотранспортных свойств, так как использование только электрических и магнитных методов не является достаточным, поскольку они дают усредненные по кристаллу характеристики, тогда как оптические методы позволяют исследовать квазилокальные процессы. В работах [12,13] было показано, что температурное изменение пропускания света в области взаимодействия с носителями заряда позволяет, к примеру, разделить отклики от областей повышенной проводимости и изолирующей матрицы.

В настоящей работе были искусственно созданы магнитные и зарядовые неоднородности в манганитах для целенаправленного изучения их влияния на оптические свойства и эффекты МТ и MR. В качестве объектов использовались пленки, обладающие вариантной структурой. Данные пленки принципиально отличаются от поликристаллических материалов и представляют собой совокупность структурных доменов близких размеров, разделенных высокоугловыми границами [89]. Проводимость внутри и на границах структурных доменов существенно различается, что нашло свое отражение в поведении температурной зависимости пропускания света. Вместе с тем, в пленках с вариантной структурой кроме колоссального MR существует низкотемпературный вклад, связанный с туннелированием спин-поляризованных электронов через границы структурных доменов — туннельное магнитосопротивление [90]. Описать функцию температурной зависимости туннельного MR и разделить вклады колоссального и туннельного MR пока не удавалось. В настоящей работе продемонстрирован метод решения данной задачи путем сравнительного анализа температурных зависимостей магнитопропускания и магнитосопротивления. Следует отметить, что в мировой литературе данные по оптическим и электрическим свойствам пленок с вариантной структурой на сегодня отсутствуют.

Для искусственного создания магнитных неоднородностей в манганитах с колоссальным MR может быть использована и иная схема: пленочная гетероструктура, состоящая из слоев манганитов, обладающих колоссальным MR, с сильно различающимися температурами Кюри. Представляется актуальным исследовать поведение и условия проявления зарядовых и магнитных неоднородностей в пленках манганитов, используя комплексный метод исследования оптических, магнитооптических, электрических и магнитотранспортных свойств в пара- и ферромагнитной области температур.

Кроме того, как будет показано далее, данная гетероструктура представляет интерес с точки зрения возможности создания на основе пленок манганитов с колоссальным MR новых функциональных материалов со слабой зависимостью от температуры больших по величине эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления.

Таким образом, актуальность исследования легированных пленок манганитов лантана, обладающих эффектом колоссального MR, определяется, во-первых, возможностью лучше понять природу магнитопропускания и магнитосопротивления, а также оптического отклика на переход металл-изолятор в тонкопленочных объектах, легированных ионами разной валентности и выращенных на различных подложках; во-вторых, возможностью получить информацию о существовании и поведении зарядовых и магнитных неоднородностей в пленках манганитов, и, в-третьих, возможностью использования эффекта магнитопропускания для создания новых оптоэлектронных ИК-устройств.

Цель и задачи

Цель работы заключается в установлении связи оптических и электрических явлений с магнитным упорядочением в пленках легированных манганитов лантана; изучении изменения оптических свойств пленок в ИК-диапазоне под действием магнитных полей, зарядовых и магнитных неоднородностей и напряжений на границе пленка-подложка, а также в изучении возможности практического использования обнаруженных эффектов.

Указанная цель достигается решением следующих задач: э 1

• Исследованием влияния изовалентного замещения La на эффекты магнитопропускания и магнитосопротивления в пленках

ЬаьхРг^сиСаозМпОз в диапазоне концентраций (0<х<1); влияния типа подложки на оптические и транспортные свойства пленок.

• Изучением влияния неизовалентного замещения La3+ ионами Sr2+, Na+ и Ag+ на оптические и магнитотранспортные свойства пленок.

• Изучением особенностей температурного поведения эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления в эпитаксиальных пленках Lai.xAgxMn03+s различной толщины в отсутствии и при наличии вариантной структуры.

• Исследованием проявления магнитных и зарядовых неоднородностей в оптических и электрических свойствах пленок манганитов, а также в искусственно созданной неоднородной среде в виде гетероструктуры Sm0 55S10 45MnO3/Nd0 55S10 45МПО3.

• Созданием макета инфракрасного модулятора

Выбор объектов исследования

Выбор объектов, исследованных в настоящей работе, определялся задачей проследить эволюцию оптических, магнитооптических и магнитотранспортных свойств в пленках легированных манганитах лантана в зависимости от типа и уровня легирования, типа подложки и толщины пленки. Исходя из основной задачи, были выбраны манганиты лантана следующих составов: эпитаксиальные пленки (Lai.xPrx)07Ca0 3MnO3 (х=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1), La,.xAgxMn03+« (х=0.05, 0.10, 0.15, 0.25), La082Na0 i8Mn03+5, Ьа0б7$ГоззМпОз, пленки с вариантной структурой LaosAgo 1МпОз+з различной толщины, также пленочная гетероструктура Sm0 55S10 45МпОз/Ш0 55S10 45МПО3, состоящая из слов манганитов с различной температурой Кюри.

Научная новизна

При проведении комплексного исследования оптических, магнитооптических и электрических свойств легированных пленок манганитов лантана:

• Выявлены уровень и тип легирования, при которых эффект магнитопропускания и температура его максимума достигают наибольшего значения.

• Показано, что величина магнитопропускания, температура Кюри и температура максимума эффекта магнитопропускания слабо зависят от типа подложки, но сильно зависят от величины среднего радиуса замещающего катиона <гА> в А-позиции перовскитной структуры и толщины пленки.

• Предложена методика разделения вкладов колоссального и туннельного магнитосопротивления в пленках с вариантной структурой

• В изученных пленках манганитов лантана обнаружено проявление зарядовых и магнитных неоднородностей.

• Создан рабочий макет модулятора ИК-излучения на основе эффекта магнитопропускания в пленке La082Nao ^МпОз+б.

Научная и практическая ценность

Выявленные условия получения максимальной величины магнитопропускания, обнаруженные проявления неоднородностей в пленках и гетероструктуре способствуют целенаправленному созданию новых функциональных материалов на основе пленок манганитов. Методика одновременного изучения оптических, магнитооптических и электрических свойств, апробированная на манганитах различного состава, может быть использована для обнаружения и изучения неоднородных состояний в тонкопленочных материалах.

Эффект магнитопропускания и оптический отклик на МИ переход в пленках манганитов могут быть рекомендованы для практического применения в различных оптоэлектронных устройствах. Разработана конструкция и изготовлен рабочий макет модулятор ИК - излучения на эффекте магнитопропускания. Показано, что слабая температурная зависимость эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления в гетероструктуре SmossS^sMnOa/NdossS^sMnOs может быть использована в практических целях.

Достоверность

Достоверность обеспечивается использованием аттестованных образцов, обоснованностью экспериментальных методов изучения оптических и транспортных свойств пленок манганитов и хорошей воспроизводимостью результатов на различных образцах.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Основные результаты работы были доложены и обсуждены: Основные результаты работы были доложены и обсуждены на следующих конференциях, семинарах и симпозиумах: на международных школах-семинарах по новым магнитных материалам для микроэлектроники НМММ (Москва, Россия, 2004 и 2006), 1st International Symposium on Transparent Conducting Oxides IS-TCOs (Crete-Greece, 2006), международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2005» (Москва, Россия, 2005), V, VI и VII молодежном семинаре по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург, Россия, 2004, 2005, 2006), международном симпозиуме EASTMAG (Красноярск, Россия, 2004), 7-й международной конференции «ВТСП и новые неорганические материалы инженерии MSU-HTSC VII ICFM» (Москва, 2004), XII международном Феофиловском симпозиуме по кристаллам, активированным редкой землей или ионами переходных металлов (Екатеринбург, Россия, 2004), международной конференции «Физика электронных материалов» (Калуга, Россия, 2002).

Заключение

В настоящей работе представлены результаты исследований эволюции оптических, магнитооптических и магнитотранспортных свойств эпитаксиальных пленок: (Ьа1.хРгх)о7СаозМпОз (0<х<1), Ьаоб7$ГоззМпОз, Lai.xAgxMn03 (0.05<х<0.25) разной толщины, пленок Lao sAgo lMnCb+s с вариантной структурой и гетероструктуры SmossSi^sMnCb/NdossSiMsMnCb.

Получены следующие результаты:

1. Установлено, что при изовалентном замещении La3+ ионами Рг3+ в пленках (Ъа1.хРгх)о7СаозМпОз величина эффекта магнитопропускания составляет ~25 % в поле 8 кЭ и практически не меняется до х<0.50, что связано с постоянством объема ферромагнитной фазы вследствие неизменного отношения Мп4+/Мп3+. Рост концентрации Рг3+ приводит к уменьшению температуры Кюри, температуры перехода металл-изолятор и температур максимумов магнитопропускания и магнитосопротивления вследствие уменьшения среднего радиуса А-катиона. В пленках (Lai.xPrx)o7Cao3Mn03 с х=0.75 обнаружено разделение фаз.

2. Показано, что неизовалентное замещение La3+ ионами Ag , Na и Sr приводит к появлению больших эффектов магнитопропускания (МТ~ 10-20 % в поле 8 кЭ) и магнитосопротивления при температурах выше комнатной.

3. Показано, что величина магнитопропускания, температуры максимумов магнитопропускания и колоссального магнитосопротивления существенно зависят от типа легирующего элемента и уровня легирования, от отклонения от стехиометрии и толщины пленки манганита, и слабо зависят от типа подложки. Максимальная величина магнитопропускания достигается в манганитах оптимального состава с большим изменением пропускания при переходе металл-изолятор и полупроводниковым ходом температурных зависимостей электросопротивления в парамагнитной области.

4. В пленках LaogAgo iMn03+5/Zr02(Y203) с вариантной структурой в отличие от пленок Lai.xAgxMn03+6/SrTi03 обнаружено низкотемпературное туннельное магнитосопротивление. Магнитопропускание не чувствительно к границам структурных доменов и слабо проявляется в области туннельного магнитосопротивления. Предложена методика разделения вкладов колоссального и туннельного магнитосопротивления. Температурная зависимость туннельного магнитосопротивления может быть описана функцией f=a+b/Vr. Величина спиновой поляризации электронов Р-0.5.

5. Выявлены зарядовые неоднородности в пленках легированных манганитов и в искусственно созданной неоднородной среде — пленках LaosAgoiMnCb+s с вариантной структурой. Обнаружено проявления магнитных неоднородностей в пленках манганитов и гетероструктуре Sm0 55Sr0 45Mn03/Ndo 55Sr0 45Mn03 в виде аномалий на температурных зависимостях магнитопропускания и магнитосопротивления.

6. Сконструирован и изготовлен рабочий макет ИК-модулятора на основе эффекта магнитопропускания в пленке La082Nao ^МпОз+д. Показана возможность получения эффектов магнитопропускания и магнитосопротивления со слабой зависимостью от температуры.

В заключении я выражаю свою глубокую сердечную благодарность и искреннюю признательность научному руководителю, заведующему лабораторией магнитных полупроводников, кандидату физико-математических наук Сухорукову Ю.П., а так же доктору физико-математических наук Лошкаревой Н.Н. за постоянное внимание и поддержку на всех этапах работы над диссертацией.

Считаю своим долгом поблагодарить Бебенина Н.Г., профессора Ганынину Е.А., профессора Кауля А.Р.и к.х.н. Горбенко О.Ю. (МГУ) за творческое сотрудничество, а так же всех сотрудников лаборатории магнитных полупроводников ИФМ УрО РАН за поддержку при выполнении работы.

1.Л. Манганиты лантана и другие магнитные полупроводники с гигантским магнитосопротивлением // УФН. - 1996. - Т. 166. - №8. - С. 833858.

2. Dagotto Е. Nanoscale Phase-Separation and Colossal Magnetoresistance. -Berlin: Springer-Verlag. 2002. - 453 p.

3. Tokura Y. Fundamental features of colossal magnetoresistive manganese oxides. in: Colossal magnetoresistive oxides // Ed. Reading: Gordon & Breach Science Publ. 2000. - Vol. 2. - P. 1-52.

4. Сизов Ф. Ф., Уханов Ю.И. Магнетооптические эффекты Фарадея и Фогта в применении к полупроводникам. Киев: Изд-во Наукова думка, 1979. -178 с.

5. Haghiri-Gosnet A.M., Renard J.P. CMR manganites: physics, thin films and devices // J.Phys.D: Appl.Phys. 2003. - Vol. 36. - P. R127-R150.

6. ObataT., Manako Т., Shimakawa Y., Kubo Y. Tunneling magnetoresistance at up to 270 К in Lao8Sro2Mn03/SrTi03/LaogSro2Mn03 junctions with 1.6-nm-thick barriers // Appl. Phys. Lett. 1999. - Vol. 74, № 2. - P. 290-292.

7. Носов А. П., Стробель П. Магнитные и магниторезистивные свойства тонких пленок La067Ca0 3зМп03 // ФММ. 2002. - Т. 93, № 3. - С. 50-59.

8. Vengalis В., Maneikis F., Anisimovas F., Butkute R., Dapkus L., Kindurys A.

9. Effect of strains on electrical and optical properties of thin La0 б7Са0 33Mn03films // JMMM. 2000. - Vol. 211. - P. 35-40. 1 ^

10. Mostovshchikova E. V., Bebemn N. G., Loshkareva N. N. Volume of metallic phase in lightly doped lanthanum manganite single crystals // Phys. Rev. В.- 2004. -Vol. 70.-P. 012406.

11. Loshkareva N. N., Solin N. I., Sukhorukov Yu. P., Lobachevskaya N. I., Pan-filova E. V. Optical spectroscopy of phase separation in LaxMn03 // Physica B. -2001.-Vol. 293.-P. 390-393.

12. Локтев B.M., Погорелов Ю.Г. Особенности физических свойств и колоссальное магнитосопротивление манганитов // ФНТ 2000.-Т. 26 - № 3. -С. 231-261.

13. В.Е. Найш. Структуры кристаллов. Екатеринбург: Изд-во ИФМ УрО РАН. - 1998.-29 с.

14. Найш В.Е. Кристаллические и магнитные структуры орторомбических магнетиков.1. Проблемы симметрийного описания // Физика металлов и металловедение. 2001. - Т. 92. - № 4.- С. 3-21.

15. Королева Л.И. Магнитные полупроводники. -М.: Физический факультет МГУ. -2003.-312 с.

16. Hemberger. J., Krimmel, A., Kurz Т., Krug von Nidda H.-A., Ivanov V.Yu., Mukhin A.A., Balbashov A.M., Loidl A. Structural, magnetic, and electrical properties of single-crystalline Lai.xSrxMn03 (0.4<x<0.85) // Phys.Rev. B. 2002. -Vol. 66.-P. 094410.

17. Wollan E.O., Koeller W.C. Neutron Diffraction Study of the Magnetic Properties of the Series of Perovskite-Type Compounds (l-x)La,xCa.Mn03 // Phys. Rev. 1955. - Vol.100. - №. 2. - P. 545-563.

18. Дунаевский C.M. Магнитные фазовые диаграммы манганитов в области их электронного легирования // ФТТ. 2004. - Т. 46. - Вып.2. - С. 193-211.1. Л 1

19. Martin С., Maignan A., Hervieu М., and Raveau В. Magnetic phase diagrams of Li.xAxMn03 manganites, L=Pr,Sm; A=Ca,Sr // Phys. Rev. B. 1955. - Vol. 60. -№.17. - P. 12191-12199.

20. Ziese M. Extrinsic magnetotransport phenomena in ferromagnetic oxides // Rep. Peog. Phys. 2002. - Vol. 65. - P. 143-249.

21. Кауль A. P., Горбенко О. Ю., Каменев А. А. Роль гетероэпитаксии в разработке новых тонкопленочных функциональных материалов на основе оксидов // Успехи химии. 2004. - Вып. 9. -Т. 73. - С. 932-952.

22. Jung J.H., Kim К.Н., Eom D.J., Noh T.W., Choi E.J., Yu J., Kwon Y.S., Chung Y. Determination of electron band structures of CaMn03 and LaMn03 using optical-conductivity analyses // Phys. Rev. B. 1997. - Vol. 55, № 23. - P. 15489-15493.

23. Satpathy S., Popovic Z. S., Vukajlovic F. R. Density-functional studies of the electronic structure of the perovskite oxides: Ьа!.хСахМпОз // J. Appl. Phys. -1996. Vol. 79, № 8. - P. 4555-4557.

24. Coey J.M., Viret M., von Molnar S. Mixed-valence manganites // Advances in physics. 1999. - Vol. 48. - № 2. - P. 167-293.

25. Pickett W. E., Singh D. J. Electronic structure and half-metallic transport in the1.i.xCaxMn03 system // Phys. Rev. B. 1996. - Vol. 53. - P. 1146-1160.•j 1

26. Papaconstantopoulos D.A., Pickett W.E. Tight-binding coherent potential approximation study of ferromagnetic Ьаг/зВа^МпОз // Phys. Rev. B. 1998. -Vol. 57.-№20.-P. 12751-12756.

27. Moskvin A. S. One-center charge transfer transitions in manganites // Phys. Rev. B. 2002. - Vol. 65. - P. 205113.

28. Moskvin A. S. Pseudo-Jahn-Teller-centers and phase separation in the strongly correlated oxides with the nonisovalent substitution. Cuprates and manganites // Physica В. 1998. - Vol. 252. - P. 186-196.

29. Cooper S. L. Optical Spectroscopic Studies of Metal-Insulator Transition in Perovskite-Related Oxides / ed. J. B. Goodenough // Series: Structure and Bonding. Berlin: Springer-Verlag Berlin. - 2001. - Vol. 98. - P. 161-219.

30. Hartinger Ch., Mayr F., and Loidl A., Kopp T. Polaronic excitations in colossal magnetoresistance manganite films // Phys. Rev. B. 2006. - Vol. 73. - P. 024408.л-»

31. Okimoto Y., Katsufuji Т., Ishikawa Т., Arima Т., Tokura Y. Variation of electronic structure in Lai.xSrxMn03 (0<x<0.3) as investigated by optical conductivity spectra//Phys. Rev. В. 1997.-Vol. 55.-№. 7.-P. 4206-4214.

32. Kim К. H., Gu J. Y., Choi H. S., Park G. W., Noh T. W. Frequency shifts of the internal phonon modes in ЬаотСаозМпОз // Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol. 77, №9.-P. 1877-1880.

33. Fedorov I., Lorenzana J., Dore P., De Marzi G., Maselli P., Calvani P., Cheong S.-W., Koval S., Migoni R. Infrared-active phonons of LaMn03 and CaMn03 // Phys. Rev. B.- 1999.-Vol.60.-№ 17.-P. 11875-11878.

34. Лошкарева H. H., Сухоруков Ю. П., Носов А. П., Васильев В. Г., Слободин Б. В., Демчук К. М., Бебеиин Н. Г. Отражение света от La067Ba033MnO3 в инфракрасной области спектра // ФТТ. 1997. - Вып. 9. - Т. 39. - С. 16161617.

35. Okimoto Y., Katsufuji Т., Ishikava Т., Urushibara A., Arima Т., Tokura Y. Anomalous variation of optical spectra with spin polarization in double-exchange ferromagnet: Lai.xSrxMn03. // Phys. Rev. Lett 1995. - Vol.75. - No. 1. - P. 109112.

36. Сухоруков Ю.П., Лошкарёва H.H., Архипов B.E., Окатов С.В., Смоляк И.Б., Муковский Я.М., Шматок А.В. Носители зарядов в спектрах оптической проводимости манганитов лантана // ФТТ. 1999. - Вып. 3. - Т. 41.-С. 475-482.

37. Takenaka К., Iida К., Sawaki Y., Sugai S., Moritomo Y., Nakamura A. Optical reflectivity spectra measured on cleaved surfaces of Lai.xSrxMn03: Evidence against extremely small Drude weight // J. Phys. Soc. Jpn. 1999. - Vol.68. - № 3.-P. 1828-1831.

38. Arima Т., Tokura Y., Torrance J. B. Variation of optical gaps in perovskite-type 3d transition-metal oxides // Phys. Rev. B. 1993. - Vol. 23. - № 48. - P. 1700617009.

39. Moskvin A. S., Avakumov I. L. Doped manganites beyond conventional double-exchange model // Physica B. 2002. - Vol. 322. - P. 371-389.

40. Kim К. H., Jung J. H., Eom D. J., Noh T. W., Jaejun Yu, Choi E. J. Scaling behavior of spectral weight changes in perovskite manganites La0 7.yPryCao 3Mn03 // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol. 81. - № 22. - P. 4983-4988.

41. Номерованная Jl. В., Махнев А. А., Румянцев А. Ю. Оптическая проводимость монокристалла La07Sr03MnO3: сравнение с теоретическими зонными расчетами // ФММ. 2000. - Т. 89. - № 3. - С. 51-55.

42. Okimoto Y., Tomioka Y., Onose Y., Otsuka Y., Tokura Y. Charge ordering and disordering transition in Рп.хСахМп03 (x=0.4) as investigated by optical spectroscopy. // Phys. Rev. B. 1998. - Vol. 57. - №. 16. - P. R9377-R9380.

43. Zhang L., Israel C., Biswas A., Greene R.L., de Lozanne A. Direct observation of percolation in manganites thin film // Science. 2002. - Vol. 298. - P. 805-807.

44. Lawler J. F., Lunney J. G., Coey J. M. D., Magneto-optic Faraday effect in (La, xCax)Mn03 films // J. Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol. 65. - P. 3017-3018.

45. Лошкарева H. H., Сухоруков Ю. П, Мостовщикова E. В., Номерованная Л. В., Махнев А. А., Наумов С. В. Эволюция оптических спектров LaMn03 при слабом электронном и дырочном легировании и разделении фаз // ЖЭТФ. -2002. Вып. 2. - Т. 121. - С. 412-418.

46. Solovyev I., Hamada N., Terakura К. t2g versus all 3d localization in LaM03 perovskites (M=Ti-Cu): First-principles study // Phys. Rev. B. 1996. - Vol. 53, № 11.-P. 7158-7170.

47. Лошкарева H. H., Сухоруков Ю. П., Нейфельд Э. А., Архипов В. Е., Королев А. В., Гавико В. С., Панфилова Е. В., Дякина В. П. Центры зарядовой неоднородности в спектрах поглощения манганитов лантана // ЖЭТФ. 2000. - Т. 117. - № 2. - С. 440-448.

48. Matsumoto G. Study of (Lai.xCax)Mn03.1. Magnetic Structure of LaMn03 // J. Phys. Soc. Japan. 1970. - V. 29. - P. 606-615.

49. Нагаев Э.Л. Манганиты лантана и другие магнитные полупроводники с гигантским магнитосопротивлением // УФН. 1996. - Т. 166. - №8. - С. 833858.

50. Gupta A., McGuire T. R., Duncombe P. R., Rupp M., Sun J. Z., Gallagher W. J., and Gang Xiao. Growth and giant magnetoresistance properties of La-deficient LaJVlnCb «s(0.67<x:<l) films // Appl.Phys. Lett.- 1995. Vol. 67. - P. 3494.

51. Kwon C., Robson M. C., Kim К. C, Gu J. Y., Lofland S. E., Bhagat S. M., Trajanovic Z., Rajeswari M., Venkatesan Т., Kratz A. R., Gomez R. D., Ramesh R. Stress-induced effects in epitaxial (La0?Sr0 3)Mn03 films // JMMM. 1997. - Vol. 172.-P. 229-236.

52. E.A. Gan'shina,O.Yu. Gorbenko,A.G. Smechova, A.R. Kaul, N.A. Babushkina, L.M. Belova Transverse Kerr effect in the (Lai.xPrx)07Ca03MnO3 ceramics // J. Phys. Cond. Matt. 2000. - Vol. 12. - P. 2857-2866.

53. Yamaguchi S., Okimoto Y., Ishibashi K., Tokura Y. Magneto-optical Ken-effects in perovskite-type transition-metal oxides: Lai.xSrxMn03 and Lai.xSrxCo03 // Phys. Rev. В. 1998. - Vol. 58. - № 11. - P. 6862-6870.

54. Bebenin N. G. Lanthanum manganites near the Curie temperature // Phys. Metals and Metallography. 2004. - Suppl. 1. - Vol. 98. - P. 78-85.

55. Palstra Т. M., Ramirez А. P., Cheong S-W., Zegarski B. R., Schiffer P., Zaanen J. Transport mechanisms in doped LaMn03: Evidence for polaron formation. // Phys. Rev. B. 1997. - Vol.56. - № 9. - P. 5104-5107.

56. Ganshina E., Gorbehko O.Yu., Kaul A. R., Babushkina M. A., Belova L. M. Magnetooptical and electrical properties of giant magnetoresistive (LaPr)o7(SrCa)o3Mn03 thin films prepared by aerosol MOCVD // J. Chem. Matter.- 1998. Т. 141. - № 7. - P. 747-752.

57. Blamire M. G., Teo B.-S., Duttel J. H., Durrell J. H., Mathur N. D., Barber Z. H., McManus Driscoll J. L., Cohen L. F., Evetts J. E. Strain-induced time-dependent magnetic disorder in ultra-thin La0 7Cao 3Mn03 films//JMMM. 1999.-Vol. 191.- P. 359-367.

58. N.A. Babushkina, L.M. Belova. Low-temperature transition to a metallic state in (La05Pr0 5)0 7Ca03MnO3 films // Phys. Rev. B. 1999. - Vol. 59. - №10. - P. 6994.

59. Лошкарева H. H., Сухорукое Ю. П., Наумов С. В., Солин Н. И., Смоляк И. Б., Панфилова Е. В. Прямое наблюдение разделения фаз в Lai.xCaxMn03 // ПЖЭТФ. 1998. - Т. 68. - № 1. - С. 89-92.

60. Urushibara A., Moritomo.Y., Arima Т., Asamitsu A., Kido М., Tokura Y. Insulator-metal transition and giant magnetoresistance in La!.xSrxMn03 // Phys. Rev. В. 1995. - Vol. 51. - № 20. - P. 14103-14109.

61. Zener C. Interaction between the d-Shells in the Transition Metals. II. Ferromagnetic Compounds of Manganese with Perovskite Structure // Phys. Rev. -1951. Vol. 82. -№ 3. - P. 403-405.

62. Mi 11 is A. J. Electron-lattice coupling in «colossal» magnetoresistance rare earth manganites // J. Appl. Phys. 1997. - Vol. 81. -№ 8. - P. 5502-5505.

63. Bebenin N. G., Ustinov V. V. Conduction and disorder in LaMn03-based materials //J. Phys. Cond. Matt. 1998. - Vol. 10. - P. 6301-6309.

64. Loshkareva N. N., Sukhorukov Yu. P., Nossov A. P., Vassiliev V. G., Slobodin В. V., Bebenin N. G., Ustinov V. V. Interaction of light with charge carriers in10 67-хYxBa0 ззМп03 (x=0;0.07) // Sol. State. Commun. 1998. - Vol. 106. - № 6. -P. 357-361.

65. Yunoki S., Moreo A., Dagotto E. Phase separation induced by orbital degrees of freedom in models for manganites wish Jahn-Teller Phonons // Phys. Rev. Lett.1998 Vol.81.- № 25. - P. 5612-5615.81

66. Каган M. Ю., Кугель К. И. Неоднородные зарядовые состояния и фазовое расслоение в манганитах // УФН. 2001.- Т. 171. - Вып. 6. - С. 577-596.

67. Показаньев Г. В., Лошкарева Н. Н., Сухоруков Ю. П., Трофимов А. И. Модернизация спектрометра ИКС-21 // ПТЭ. 1986. - № 5. - С. 205-206.

68. К. А. Фатиева. Градуировка ИКС-21: курсовая работа, физич. ф-т. УрГУ-Екатеринбург., 1998. - 60 с.

69. Балыкина Е.А., Ганыпина Е.А., Кринчик Г.С. ЖЭТФ. 1987. - Т. 93. - №5 -С. 1879

70. У ханов Ю. И. Оптические свойства полупроводников. М.: Наука, 1977. -367 с.

71. Александров А. Н., Никитин В. А. О выборе нормалей и методах группировки призменных инфракрасных спектрометров // УФН. 1955. — Т. 56.-Вып. 1.-С. 1-53.

72. Gorbenko О. Yu., Kaul A. R., Babushkina N. A., Belova L. М. Giant magnetoresistive thin films of (La,Pr)o 7(Ca,Sr)o зМпОз prepared by aerosol MOVCD // J. Mat. Chem. 1997. - Vol.7. - № 5. - P. 747-752.

73. Кауль A. P., Горбенко О. Ю., Каменев А. А. Роль гетероэпитаксии в разработке новых тонкопленочных функциональных материалов на основе оксидов // Успехи химии. 2004-Т. 73. - Вып. 9. - С. 932-952.

74. Горбенко О.Ю., Демин Р.В., Кауль А.Р., Королева Л.И., Шимчак Р. Магнитные, электрические и кристаллографические свойства тонких пленок Lai.xSrxMn03 // ФТТ. -1998. Т. 40. - №2. - С. 290-294.

75. Neubeck W., Ranno L., Hunt M. В., Vettier С. and Givord D. Epitaxial MnO thin films grown by pulsed laser deposition // Appl. Surf. Sci. 1999. - Vol. 138-139.-P. 195-198.

76. Sukhorukov Yu.P., Moskvin A.S., Loshkareva N.N., Smolyak LB., Arkhipov B.E., Mukovskii Ya.M., Shmatok A.V. Magnetooptical faraday effect in La07Sr03MnO3-S films // Technical Physics. 2001. - Vol. 46. - № 6. - P. 778781.

77. Ван-дер-Мерве Дж.Х. Монокристаллические пленки. М.: Мир, 1966. - С. 172-201.

78. Bibes М., Balcells Li., Valencia S., Foncuberta J. Nanoscal Maltiphase separation at La2/3Ca|/3Mn03/SrTi03 interfaces // Phys. Rev. Lett. 2001. - Vol. 87.-P. 067210(4 pages).

79. Radaelli P. G., Marezio M., Hwang H. Y., Cheong S. W., Batlogg B. Charge localization by static and dynamic distortions of the МпОб octahedra in perovskite manganites // Phys. Rev. B. 1996. - Vol. 54. - P. 8992-8997.

80. Москвин A.C., Зенков E.B., Панов Ю.Д., Лошкарева Н.Н., Сухоруков Ю.П., Мостовщикова Е.В. Разделение фаз и проявление наноскопических неоднородностей в оптических спектрах манганитов // ФТТ. 2002. - Т. 44-№8.- С. 1452-1454.

81. Gorbenko О. Yu., Melnikov О. V., Kaul A. R.,.Balagurov А. М, Babushkina N. A., Koroleva L. I., Demin R. V. Solid solutions Lai.xAgxMn03+s: evidence forsilver doping? Structure and properties // Matt. Science and Engin. В.- 2005. -Vol. 116.-P. 64-70.

82. Мотт H., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир, 1982.-348 с.

83. Patrick A. Lee. Disordered electronic systems // Reviews of modern physics. -1985. Vol. 7. - №2. - P. 287-337.

84. Wiedenhorst В., Hoefener C., Lu Y., Klein J., Alff L., Gross R., Freitag В. H. Strain effects and microstructure of epitaxial manganite thin films and heterostructures // Appl. Phys. Lett. 1999. - Vol. 74. - P. 3636.1 ПО

85. Valencia S., Balcells L., Fontcuberta J., and Martinez B. Strain-induced charge depletion in Еаг/зСа^МпОз epitaxial thin films // Appl. Phys. Lett. 2003. - Vol. 82.-P. 4531.

86. Bibes M., Balcells L., Valencia S., Fontcuberta J. et al. Nanoscale multiphase separation at La^Cai/sMnCb/SrTiCy/ Phys. Rev. Lett. 2001. - Vol. 87.1. P. 067210.

87. Hwang H. Y., Cheong S-W., Ong N. P., Batlogg B. Spin-Polarized Intergrain Tunneling in La2/3Sr1/3Mn03 // Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol. 77. - P. 2041-2044.

88. Helman J. S., Abeles B. Tunneling of Spin-Polarized Electrons and Magnetoresistance in Granular Ni Films // Phys. Rev. Lett. 1976. - Vol. 37. - P. 1429-1432.

89. Mitani S., Takanashi S., Yakushiji K., Yakushiji K., Maekawa S., Fujimori H. Enhanced Magnetoresistance in Insulating Granular Systems: Evidence for Higher-Order Tunneling // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol. 81. - P. 2799-2802.

90. Pi L., Hervieu M., Maignan A., Martin C., Raveau B. Structural and magnetic phase diagram and room temperature CMR effect of La!.xAgxMn03 // Solid State Comm. 2003. - Vol. 126. - P. 229-234.

91. L.Ranno, A. Llobet, R. Tiron, and Е. Favre-Nicolin. Strain-induced magnetic anisotropy in epitaxial manganite films // Appl. Surf. Sci. 2002. - V. 188. -№1-2.-P. 170-175.

92. Shanon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Crist. A. 1976. - Vol. 32. - P. 751-767.

93. Tokura Y. Fundamental features of colossal magnetoresistive manganese oxides // Colossal magnetoresistive oxides. N.Y.: Reading: Gordon & Breach Science Publ. - 2000. - Vol. 2. - P. 1-52.

94. Pierre J., Robaut F., Misat S., Strobel P., Nossov A., Ustinov V., Vassiliev V. Semiconductor-metal transition and magnetoresistance in (La,Ca)Mn03: Experiments and simple model // Physica B. 1996. - Vol. 225. - P. 214-224.

95. Hao J. H., Zeng X. Т., Wong H. K. Optical response of single-crystal (La,Ca)Mn03 thin films // J. Appl. Phys. 1996. - Vol. 79. - № 3. - P. 18101812.

96. Goldman A.M., Vas'ko V., Krans P., Nikolaev K., Larkin V.A Cuprate/manganite heterostructures // JMMM. 1999. - Vol. 200. - P. 69-82.1 I о

97. Лошкарева H.H., Сухоруков Ю.П., Гижевский Б.А., Самохвалов А.А. Модулятор ИК-излучения на магнитном полупроводнике // ПЖТФ. 1989. -Т. 15.-Вып. 17.-С. 83-86.

98. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука. 1970.-296 с.

99. Rinkevich A., Nossov A., Ustinov V., Vassiliev V., Petukhov S. Penetration of the electromagnetic waves through doped lanthanum manganites // J. Appl. Phys. -2002. Vol. 91. - № 6. - P. 3693-3697.

100. Gregg J.F., Petej I., Jouguelet E. and Dennis C. Spinelectronics—a review // J.Phys.D: Appl.Phys. 2002. - Vol. 35. - R121-R155.

101. Yang F., Mechin L., Routoure Jean-Marc, Guillet В., Radoslav A. Low-noise La0 7Sr03MnO3 thermometers for uncooled bolometric applications // J. of Applied physics. 2006. - Vol. 99. - P. 024903.

102. Иванов В. А., Аминов Т. Г., Новоторцев В. М., Калинников В. Т. Спинтроника и спинтронные материалы // Известия Академии наук. Серия химическая. 2004. - № 11. - С. 2255-2303.

103. Курбаков А.И., Трунов В.А., Балагуров A.M., Помякушин В.Ю., Шептяков Д.В., Горбенко О.Ю., Кауль А.Р. Кристаллическая и магнитная структура манганитов Sm0 55Sr0 45Мп03 и (Nd0 545ТЬ0 455)0 55Sr0 45МПО3 // ФТТ. -2004 Т. 46. - Вып. 9. - С. 1650-1656.

104. Kajimoto R., Yoshizawa Н., Kawano Н., Kuwahara Н., Tokura Y., Ohoyama К., Ohashi M. Hole-concentration-induced transformation of themagnetic and orbital structures in Ndi.xSrxMn03 // Phys. Rev. B. 1999. - Vol. 60. -P. 9506-9517.107