Статические и высокочастотные магнитные и магнитотранспортные свойства допированных манганитов лантана тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

003478051

На правах рукописи

НОСОВ Александр Павлович

СТАТИЧЕСКИЕ И ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ МАГНИТНЫЕ И МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ДОПИРОВАННЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА

01.04.11 - физика магнитных явлений

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Автореферат

- 1 О ИТ 2009

Екатеринбург - 2009

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте физики металлов Уральского отделения Российской академии наук.

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

академик РАН,

доктор физико-математических наук, профессор

Устинов Владимир Васильевич.

член-корреспондент РАН,

доктор физико-математических наук,

профессор

Гощицкий Борис Николаевич,

доктор физико-математических наук,

профессор

Васьковский Владимир Олегович, доктор физико-математических наук, профессор

Шавров Владимир Григорьевич.

Московский государственный университет им М.В. Ломоносова, г. Москва.

Защита состоится 13 ноября 2009г. в 11:00 на заседании диссертационного совета по защите диссертаций Д 004.003.01 при Институте физики металлов УрО РАН по адресу: 620041, г.Екатеринбург, ул. С.Ковалевской, 18

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

Автореферат разослан « ¿6» 0 £ 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук

Лошкарева H.H.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

После открытия высокотемпературной сверхпроводимости в оксидных соединениях на основе меди, начиная с 1990-х годов, интерес исследователей привлекла еще одна группа оксидных материалов со структурой перовскита - допированные манганиты лантана, общую формулу которых можно представить как Ri.xDixMn03, где R = La, Pr, Nd, a Di = Са, Sr, Ва, РЬ. Этот класс соединений был известен еще с 1950-х годов [1]. Однако потребности развития информатики стимулировали в конце XX века активные исследования в области физики магнитных явлений а также технологий считывания и хранения информации основанных на изменении удельного сопротивления проводника в управляющем магнитном поле (магнитосопротивлении). В 1988 году был открыт эффект гигантского магнитосопротивления в многослойных металлических плёнках [2]. Это вызвало большой интерес к исследованиям фундаментальных физических процессов, определяющих особенности магнитосопротивления в различных магнитных материалах.

О магнитосопротивлении в допированных манганитах сообщалось еще в первых публикациях, посвященных исследованию их физических свойств [1,3]. Однако в 90-х годах XX века обратили внимание еще и на величину эффекта, которая оказалась настолько большой (по сравнению с магнитосопротивлением структур на основе 3d ферромагнитных металлов), что это явление было названо «колоссальным» магнитосопротивлением (KMC) [4].

Допированные манганиты являются сильнокоррелированными материалами со сложным взаимодействием спиновых, зарядовых и орбитальных подсистем, а также богатой фазовой диаграммой. Несмотря на интенсивные теоретические исследования, до сих пор отсутствует общепринятая трактовка физического механизма KMC в этих материалах. Поэтому особое значение имеют экспериментальные исследования, по результатам которых можно судить о предпочтительности тех или иных теоретических моделей.

Важную роль в исследованиях свойств манганитов играют динамические электромагнитные методы, позволяющие получать информацию о магнитной и электронной подсистемах. Наибольшее развитие получили методы, использующие ферромагнитный резонанс и антирезонанс в области сверхвысоких (СВЧ) частот [5]. Исследованию свойств манганитов в области более низких частот уделялось значительно меньшее внимание. На момент начала наших исследований была опубликована только одна статья [6] в которой было обнаружено сильное влияние магнитного поля на коэффициент поглощения электромагнитных волн.

Актуальность работы обусловлена необходимостью выявления основных факторов, позволяющих целенаправленно изменять статические магнитные и магнитотранспортные свойства допированных манганитов, а также почти полным отсутствием, на момент начала работ, экспериментальных данных о высокочастотных свойствах и механизмах взаимодействия электромагнитного излучения с этими оксидными магнетиками.

Работа направлена йа выявление закономерностей формирования статических и высокочастотных (области частот радио- и СВЧ диапазонов) магнитных и магнитотранспортных свойств сильнокоррелированных оксидных магнетиков -допированных манганитов лантана Lao,67-хAxDiyMnOa, где 0<Х< 0,20, 0<Y<0,50, А = иттрий или редкоземельные ионы, Di = Са, Sr, Ва, РЬ - и обоснование возможности использования этих свойств в магниточувствительных устройствах.

Работа выполнялась в лаборатории электрических явлений Института физики металлов Уральского отделения РАН по теме «Спин», № гос. per. 01.2.00613391, этап «Исследование кинетических и высокочастотных эффектов в структурах на основе оксидов», теме «Наногетероструктуры», № гос. per. 01.200103141, программе президиума РАН «Квантовая макрофизика», этап «Исследование кинетических и высокочастотных эффектов в тонкопленочных и объемных образцах манганитов лантана с колоссальным магнитосопротивлением».

Цель и задачи работы

Цель работы заключается в выявлении закономерностей изменения статических и высокочастотных магнитных и магнитотранспортных свойств сильнокоррелированных манганитов лантана под действием магнитных полей, температуры, типа допирующего катиона, уровня допирования, режимов термообработки и выработке на этой основе рекомендаций для целенаправленного использования манганитов в качестве новых функциональных материалов.

Достижение этой цели предполагает решение следующих задач:

1. Комплексное исследование влияния допирования двухвалентными и редкоземельными ионами и условий термообработки, в особенности режимов термообработки в кислороде, на статические магнитные и магнитотранспортные эффекты (намагниченность, удельное сопротивление, магнитосопротивление) в объемных поликристаллических образцах манганитов лантана.

2. Выяснение роли указанных факторов, а также структурных параметров системы плёнка/подложка, в формировании магнитных и магнитотранспортных свойств тонкопленочных образцов манганитов.

3. Выяснение особенностей взаимодействия электромагнитного излучения с допированными манганитами лантана в радио- и сверхвысокочастотном диапазонах частот. Установление взаимосвязи статических и высокочастотных свойств допированных манганитов.

4. Изучение возможности использования допированных манганитов лантана в качестве магниточувствительных сред.

Новые научные результаты и положения, выносимые на защиту

1. Обоснована возможность оптимизации и управления свойствами манганитов за счет выбора условий термообработки. Показано, что для объемных поликристаллических манганитов лантана составов Ьао^О^ззМпОз, где 01 = Са, Бг, Ва,

полученных методом соосаждения из растворов, максимальное магнитосопротивление достигается при термообработке в потоке кислорода при 1200°С в течение 12 часов.

2. Установлено, что для допированных манганитов не существует универсальной зависимости температуры Кюри Тс от кристаллохимического фактора - среднего радиуса допирующего катиона в А позиции структуры перовскита. Изменение температуры Кюри составов ЬаодДео^Е^о.ззМпОз, где 11е=Рг, N(1, Бш, Ей, 0(1, ТЬ, Бу, Но, Ег, Тт, а 01 = Эг, Ва, коррелирует с величиной эффективного магнитного момента допирующего редкоземельного иона.

3. Установлено, что существенные изменения статических магнитных и магнитотранспортных свойств, включая величину магнитосопротивления более 98% в интервале температур 9(Н140 К, для тонкопленочных образцов Ьао,б7Са0>ззМпОз манганита происходят при одновременном действии двух факторов: сильного (8%) рассогласования параметров решеток в системе плёнка/подложка и высокого (100 бар) давления кислорода при термообработке.

4. Показано, что эффекты прохождения радиочастотного (диапазон частот от 20 кГц до 200 МГц) электромагнитного излучения через объемные и тонкопленочные образцы допированных манганитов определяются, в основном, изменениями динамической магнитной проницаемости, а не магнитосопротивлением. Уменьшение динамической магнитной проницаемости за счет частотной дисперсии в манганитах, допированных свинцом, наблюдается на частотах в единицы мегагерц. В манганитах, допированных барием и иттрием, влияние дисперсии магнитной проницаемости не существенно в области частот до 200 МГц. Показано, что в СВЧ диапазоне частот ширина линии ФМР в исследованных сериях образцов определяется неоднородным уширением и пористостью.

5. Обнаружены явления поворота плоскости поляризации и эллиптичности при прохождении электромагнитного излучения с частотой 20 МГц через объемные манганиты лантана в геометрии эффекта Котгона-Мутона.

6. В объемных и тонкопленочных образцах манганитов

различного состава динамическая магнитная проницаемость превосходит единицу в интервале частот от 20 кГц до 1 МГц в парамагнитной области температур Тс <Т<1,5ТС. Отсюда следует, что ближний магнитный порядок существенным образом определяет свойства манганитов в этой области температур.

7. Исследование процессов динамического перемагничивания манганитов в скрещенных статическом и радиочастотном магнитных полях показало, что сильная нелинейность может возникать под действием слабых (порядка 2-40 Э) радиочастотных магнитных полей.

8. Допированные манганиты могут быть использованы в качестве материалов датчиков магнитных полей с высокой степенью линейности в диапазоне полей до 50 кЭ и интервале температур включающем комнатную. Наилучшим сочетанием параметров характеризуется состав Ьаод^гоадМпОз.

Научная и практическая ценность

Результаты диссертации развивают представления о механизмах взаимодействия высокочастотного электромагнитного излучения с оксидными ферромагнетиками. Сохранение ближнего магнитного порядка при температурах, существенно (до 50%) превышающих температуру Кюри, которое характерно как для объемных, так и для тонкопленочных образцов допированных манганитов различного состава, является важным для понимания природы формирования магнитных состояний сильнокоррелированных материалов. Полученные автором данные о статических магнитотранспортных свойствах допированных манганитов могут представлять интерес при разработке датчиков магнитных полей. Режимы получения и свойства тонких плёнок допированных манганитов могут оказаться полезными при создании тонкопленочных устройств спинтроники, использующих допированные манганиты в качестве инжекторов носителей тока.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием хорошо аттестованных образцов,

обоснованностью экспериментальных методов изучения статических магнитных, магнитотранспортных, а также высокочастотных, свойств допированных манганитов лантана, хорошей воспроизводимостью результатов, полученных на образцах различных типов (объемные поликристаллические и тонкопленочные) и составов, соответствия основных физических характеристик объектов исследований с опубликованными литературными данными других авторов, когда таковые имелись.

Личный вклад соискателя

Диссертация является обобщением многолетних исследований автора, начиная с 1994 года, выполненных непосредственно им и заключающихся в выборе темы исследования, постановке целей и задач диссертационной работы, формировании комплекса методик исследований, обеспечивающих решение поставленных задач, исследований высокочастотных свойств, получении тонкопленочных образцов, проведении магнитных, структурных, магнитотранспортных измерений, анализе полученных результатов, обобщении результатов работы в публикациях и отчетах по проектам и создании рабочих макетов датчиков магнитных полей.

Объемные поликристаллические образцы, использованные в исследованиях, были получены В.Г.Васильевым, Е.В.Владимировой, 1.Р1егге, при участии автора. Тонкопленочные образцы получены автором совместно с Ь.11аппо, А.АЬа^оэЬеу, Р^ейолУБЫ. Макеты датчиков магнитного поля разработаны и изготовлены автором совместно с М.Б.Ригмантом и А.П.Ничипуруком. Термообработки тонкопленочных образцов в кислороде при давлении 100 бар проведены совместно с Р.8йгоЬе1. Обсуждение результатов проводилось совместно с А.Б.Ринкевичем, Н.Г.Бебениным, В.В.Устиновым.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на различных международных и всероссийских конференциях, в том числе на V Международном совещании "Высокотемпературные сверхпроводники и новые

неорганические материалы" (МЗи-НТБС V, Москва, 1998), 7 и 8 Европейских конференциях по магнитным материалам и их применениям (Сарагоса, Испания, 1998, Киев, Украина, 2000), 17-й конференции отделения физики твердого тела европейского физического общества (Гренобль, Франция 1998), 16, 17, 19 и 20 Международных школах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 1998, 2000, 2004 и 2006), IV Российско-германском симпозиуме "Физика и химия новых материалов" (Екатеринбург, 1999), I Международном симпозиуме "Тенденции в магнетизме" (Екатеринбург, 2001), I Объединенном европейском магнитном симпозиуме (Гренобль, Франция, 2001), Международных симпозиумах "Порядок, беспорядок и свойства оксидов" (Лазаревское, 2001, Сочи, 2002, 2003), Московских международных симпозиумах по магнетизму (2002, 2005, 2008), Международном симпозиуме "Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах" (Сочи, 2002), XXXI совещании по физике низких температур (Москва, 1998), V Всероссийской научной конференции "Оксиды. Физико-химические свойства" (Екатеринбург, 2000), II объединенной конференции по магнитоэлектронике (Екатеринбург, 2000), V Всероссийской конференции "Физикохимия нанодисперсных систем", (Екатеринбург, 2000), Всероссийских конференциях "Химия твердого тела и функциональные материалы" (Екатеринбург, 2000, 2004), Конференции по перспективным магниторезистивным материалам (Екатеринбург, 2001).

Публикации

Результаты диссертации изложены в 37 публикациях в журналах, включённых ВАК в перечень ведущих рецензируемых журналов. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 289 страниц, включая 159 иллюстраций, 7 таблиц и список литературы из 218 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы и выбор объектов исследования, сформулированы цели и задачи, а также основные положения, составляющие научную новизну и практическую значимость диссертации.

1. Методики исследований и образцы

Первый раздел носит методический характер. В нём дано обоснование выбора объектов исследований, описаны технологии получения образцов, методики исследования магнитных, транспортных и высокочастотных свойств допированных манганитов в широком температурном интервале и во внешних полях.

При получении объемных поликристаллических образцов манганитов была использована технология соосаждения из растворов, достоинством которой является улучшенная фазовая чистота конечного продукта. По этой же технологии приготавливали мишени для получения тонких плёнок лазерным распылением (абляцией). Образцы были синтезированы и термообработаны В.Г.Васильевым и Е.В.Владимировой в Институте химии твердого тела УрО РАН. В табл. 1 перечислены составы, технологии получения, где и кем получены образцы.

Тонкие пленки были получены автором на экспериментальных установках в Лаборатории им.Л.Нееля Национального цента научных исследований Франции (г.Гренобль) совместно с доктором Л.Ранно и в Институте физики польской Академии наук (г.Варшава) совместно с докторами П.Гиерловским и А.Абальошевым.

Измерения полевых и температурных зависимостей намагниченности проводились с помощью SQUID магнетометра (Quantum Design Со.) в статических магнитных полях до 50 кЭ в интервале температур 5+-400К и экстракционных магнетометрах в Лаборатории им.Л.Нееля (г.Гренобль, Франция) в диапазоне температур 4^900 К и полях до 100 кЭ. Измерения электросопротивления проводились четырехконтактным

Состав Метод получения Авторы

Поликристаллы Ьао,б7-хАхВ1уМпОз А = У, Рг, N<1, 8т, Ей, вё, ТЬ, Бу, Ег, Тш; = Са, Бг, Ва, РЬ, 0<Х<0,20; 0<У< 0,50. Соосаждение из растворов Васильев В.Г., Владимирова Е.В., ИХТТ УрО РАН

Тонкие пленки Ьао^Сао^МпОз на подложках' ЬаАЮз, ШваОз, ЬаваОз, БгЛОз, М§0, Ьао^Зго^зМпОз на подложках ЬаА103, ЯгТЮз. Лазерное распыление (абляция) Носов А.П., Ranno L., Institute Neel, Grenoble, France Gierlowski P., Abalyoshev A., Institute of Physics, War-szawa, Poland

методом на постоянном и переменном (с частотой до 500 Гц) токе через образец. Измерения в областях СВЧ (1-4 0 ГТц), радиочастот (0,01^300 МГц) и на тороидальных образцах в скрещенных высокочастотном и статическом магнитных полях выполнены на оригинальных установках, разработанных автором. Указаны основные погрешности измерений.

2. Статические магнитные и транспортные свойства объемных манганитов лантана

Второй раздел посвящен исследованиям статических магнитных и магнитотранспортных свойств объемных поликристаллических манганитов лантана. Изучено влияние режимов термообработок, допирования, гидростатического давления.

Соединение ЬаМпОз является антиферромагнитным

изолятором с температурой Нееля 7^=141 К (А-тип). Антиферромагнетизм обусловлен сверхобменом между ионами Мп3+ через р - орбитали кислорода. Статические магнитные и магнитотранспортные свойства сильно изменяются при допировании. Замещение Ьа3+, например, двухвалентными ионами Са2+ приводит к появлению ионов Мп4+. Возникают дырки, которые могут переносить заряд, переходя между ионами Мп4+ и Мп3+ через р-орбиталь кислорода. Сильное локальное обменное взаимодействие между спинами локализованных ^ электронов и коллективизированных ег электронов приводит к тому, что максимум интеграла переноса соответствует ферромагнитному упорядочению (механизм двойного обмена). В ферромагнитной области температур (ниже температуры Кюри 7с) все магнитные моменты, локализованные на ионах Мп, выстроены параллельно друг другу. При этом перенос заряда между ионами Мп3+ и Мп4+ происходит беспрепятственно, что обусловливает низкое сопротивление в нулевом поле. По мере повышения температуры возрастает роль магнитных флуктуаций, затрудняющих перенос заряда, что приводит к увеличению сопротивления образца. В точке ферромагнитного перехода магнитные флуктуации максимальны, следовательно, проводимость минимальна. Если выше Тс сопротивление уменьшается по экспоненциальному закону, то в окрестности Тс должен находиться максимум сопротивления. Внешнее магнитное поле подавляет магнитные флуктуации и выстраивает магнитные моменты параллельно, облегчая тем самым перенос заряда между ионами Мп3+ и Мп4+ и уменьшая сопротивление образца. Это иллюстрирует Рис.1, на котором приведена температурная зависимость магнитосопротивления для Ьао1б<^о,о7Сао)ззМпОз, термообработанного в потоке кислорода при 1200°С в течение 12 час. Магнитосопротивление определяется как МЩН,Т) = (р(Н, Т)-р(0, Т))/р(0, Т) х 100%, где р(0,Т) и р(Н,Т) - значения удельного сопротивление при температуре Т в нулевом магнитном поле и магнитном поле Я, соответственно.

Изменение давления кислорода при термообработке

о

О 50 100 150 200 250 300

т, К

Рис. 1. Температурные зависимости удельного сопротивления р(0,Т), р(Н,Т) и магнитосопротивления MR(50 кЭ,Т) для образца La0j6oYo>o7Cao33Mn03> термообработанного в течение 12 часов в кислороде при 1200°С.

манганитов приводит к появлению дефектной структуры, которая формально может быть записана как ЬаМпОз+г. Степень нестехиометрии ó может принимать как положительные, так и отрицательные значения. АВ03 структура перовскита не может содержать избыточный кислород в виде атомов замещения, поскольку его ионный радиус слишком велик. Термообработка в потоке кислорода при 1200°С приводит к д>0, причем избыток кислорода следует рассматривать не как наличие ионов кислорода в междоузлиях, а как присутствие в одинаковых количествах вакансий в А и В подрешетках, что было доказано данными дифракции нейтронов [7]. Эта же модель образования дефектов справедлива и для твердых растворов на основе LaMn03.

Исследование влияния продолжительности термообработки в кислороде на свойства допированных манганитов лантана проводилось на серии образцов Lao,67-xYxBo,33Mn03, где Х=0, 0,07; В = Са, Sr, Ва. Образцы

термообрабатывали при 1200°С в потоке кислорода в течение 6, 12,18 и 80 часов.

Установлено существование оптимальной, с точки зрения величины магниторезистивного эффекта, продолжительности термообработки в кислороде, что иллюстрирует Рис.2. Степень дефектности, о которой можно судить по данным о спонтанной намагниченности, после 12 часов термообработки изменяется слабо, в то время как величина магнитосопротивления в поле 10 кЭ максимальна при 12 часах термообработки и уменьшается при увеличении ее продолжительности.

Оптимизация режима термообработки является дополнительной возможностью влияния на величину магнитосопротивления вблизи температуры Кюри. На примере

t, час.

Рис.2. Зависимости спонтанной намагниченности и максимального магнитосопротивления в поле 10 кЭ от продолжительности термообработки в кислороде. Составы Ьао,б7-хУхВ1о,ззМпОз X = 0,0,07; = Са, Бг, Ва.

состава Ьао^Вао^МпОз показано, что после основной термообработки при 1200°С в течение 12 часов дополнительная термообработка при 1066°С приводит к росту магнитосопротивления вблизи температуры Кюри на 24%.

Для выяснения основных факторов, определяющих магнитные характеристики манганитов, были исследованы образцы серии Ьао^-хКехВ^ззМпОз, где Яе=Рг, N(1, Бгп, Ей, С<1, ТЬ, Бу, Но, Ег, Тт; 01=8г, Ва; X = 0, 0,07. При допировании кристаллохимические свойства (величина среднего радиуса иона <гл> в А позиции АВ03 структуры перовскита) этих составов изменяются монотонно, в то время как величина эффективного магнитного момента допирующего иона изменяются немонотонно, см. Рис.3. Экспериментально обнаружена корреляция уменьшения температуры Кюри с у.ф но не с <гА> см. Рис.4. Это означает, что не существует универсальной зависимости температуры Кюри от <гА>.

Приложение внешнего гидростатического давления позволяет изменять угол и длину химической связи Мп-О-Мп в структуре перовскита. Для сравнительного исследования

Рг Ыс1 Бш Ей ва ТЬ Оу Но Ег Тш

Рис.3. Изменение среднего радиуса иона <гА> в А позиции АВОз структуры перовскита при допировании

Ьао,боК-ео,о7$Го,ззМпОз редкоземельными ионами и величины эффективного магнитного момента ионов Яе3+ (для европия данные для Еи2+).

Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Но Er Tm

60 62 64 66 68 Порядковый номер элемента Z

Рис.4. Корреляция уменьшения температуры Кюри ЛТс и величины эффективного магнитного момента допирующего иона при допировании Ьа^боКео^О'о.ззМпОз, ВНБг, Ва, ионами 11е3+ (кроме Еи2+).

влияния допирования и гидростатического давления были изучены составы 1,ао,б7-хАхСао,ззМпОз, где А = Y, Tb, X = 0, 0,07 (для Tb); 0,10, 0,15 (для Y). Показана схожесть изменений статических магнитотранспортных свойств под действием допирования и гидростатического давления. Это обусловлено уменьшением размера элементарной ячейки, изменениями угла связи Мп-О-Мп, возрастанием ширины зоны проводимости W и изменением величины интеграла переноса носителей. Полученные значения барической производной температуры Кюри для составов с <гА> от 0,132 нм до 0,135 нм хорошо согласуются с известными литературными данными [8].

Наличие межкристаллитных границ в объемных поликристаллических образцах допированных манганитов приводит к появлению в области малых магнитных полей дополнительной компоненты магнитосопротивления LFMR, отсутствующей у монокристаллов и эпитаксиальных плёнок. Экспериментально показано, что величину LFMR также можно

изменять подбором режимов термообработки в кислороде: по мере увеличения продолжительности термообработки она возрастает.

Таким образом, экспериментально показано, что выбором режимов термообработок и допирующего катиона можно целенаправленно изменять статические магнитные и магнитотранспортные свойства допированных манганитов и оптимизировать величину магниторезистивного эффекта.

3. Взаимодействие СВЧ электромагнитного излучения с объемными допированными манганитами

В третьем разделе приводятся результаты исследований взаимодействия СВЧ электромагнитного излучения (диапазон частот ~1-=-10 ГГц) с объемными допированными манганитами.

Для измерений высокочастотных свойств образцы помещали в объемный цилиндрический резонатор, включенный в СВЧ тракт как проходной элемент. Измеряли модуль коэффициента передачи A=Aou/Ain, где Aout и А,п -значения амплитуды колебаний в тракте на выходе и входе резонатора, соответственно. Измерения выполняли на нескольких модах резонатора. Изменение модуля коэффициента передачи в магнитном поле характеризовали магнитопропусканием АА/А = (А (Н)-А (0))/А (0) х 100%, где А(Н) и А(0) — значения модуля коэффициента передачи в магнитном поле Я и нулевом магнитном поле, соответственно.

Типичные зависимости магнитопропускания представлены на Рис.5. Минимумы на зависимостях АА/А обусловлены ферромагнитным резонансом (ФМР) [9], частота которого определяется выражением (о=у(Н(Н+4кМ))у\ где у -магнитомеханическое отношение, M - намагниченность. Локальные максимумы в полях до Я = 2 кЭ (Рис.5б, 5в), не наблюдаемые на низкой частоте (Рис.5а), связаны с ферромагнитным антирезонансом (ФМАР) [10], частота которого определяется выражением т/у>4жМ. Из данных о свойствах образцов, в предположении равенства единице магнитной проницаемости, было оценено значение скин-

Н, кЭ

Рис.5. Полевые зависимости магнитопропускания для Ьзо^^отВао^МпОз. Образец толщиной с/ = 6,6 мм. (а) мода Н,,ь (б) мода Еою, (в) мода Н2ц.

глубины <5, которое для всех образцов оказалось меньше любого из их линейных размеров, что позволило вести обсуждение в рамках пленочной модели [9].

Были проанализированы вклады различных механизмов в ширину линии ФМР. Вклад неоднородного уширения составил порядка 1 кЭ. Вклад пористости в ширину оценивали как (АН)Р

18

~ 4кМр где М - намагниченность,/? - пористость, определенная как отношение суммарного объема пор к объему всего образца. Величина (ЛН)Р составила порядка 1,5 кЭ. Экспериментально определенные значения ширин линий ФМР находились в соответствии со сделанными оценками. Это позволило сделать вывод о том, что в объемных поликристаллических образцах ширина линии ФМР определяется главным образом неоднородным уширением и пористостью

Параметры линий ФМР и ФМАР зависят от взаимной ориентации статического магнитного поля и векторов электрического и магнитного поля электромагнитной волны, а также от структуры мод резонатора. Были исследованы образцы Ьа-У-Ва и Ьа-Эг манганитов, которые помещали в резонатор либо в центр, либо у нижней стенки и ориентировали так, чтобы их длинная ось была параллельна оси резонатора, см. Рис.5. При этом с образцом взаимодействовали различные компоненты высокочастотного электромагнитного поля моды резонатора. В большинстве экспериментов амплитуда линий как ФМР, так и ФМАР, оказалась больше при помещении образца вблизи дна резонатора, чем при его расположении в центре. Для всех мод зависимость амплитуды линии ФМР от размеров образца приблизительно пропорциональна площади поверхности образца. Для образцов больших размеров пропорциональность не сохраняется, поскольку при этом искажения структуры полей за счет внесения образца становятся существенными. Амплитуда линии ФМАР возрастает с увеличением размеров образца. Экспериментально обнаружено, что линии ФМР шире для более высоких мод. имеющих меньший пространственный масштаб. Линии ФМАР более симметричны, чем линии ФМР.

Были исследованы особенности явлений ФМР и ФМАР в условиях, когда глубина скин-слоя сравнима или превышает размер частиц манганита (-10 мкм и меньше). Измерения проводили на образцах одного и того же состава в объемном и порошкообразном (после размола) состояниях. Композитный образец получали перемешиванием порошка манганита с парафином.

В амплитуде электромагнитной волны, прошедшей волновод с композитным образцом, не наблюдалась линия ФМАР. Это является следствием большой скин-глубины в плохо проводящем композите. Ширина линии ФМР в композитном образце существенно меньше, чем в объемном поликристаллическом материале. Амплитуда линии ФМР зависела от частоты: для / = 10,43 ГГц в поле Н = 4,2 кЭ амплитуда прошедшего сигнала составила 4% от амплитуды в нулевом поле. В интервале полей от 3 до 4 кЭ среднее значение производной с1А/йН примерно равно -0,11% на эрстед, что может представлять интерес для технических приложений.

Таким образом, установлено, что на полевых зависимостях поглощения СВЧ излучения объемными образцами допированных манганитов наблюдаются линии ферромагнитного резонанса и антирезонанса, параметры которых зависят от частоты микроволнового излучения, размеров образца, положения образца в полости резонатора. Ширина линии ФМР определяется неоднородным уширением и пористостью. Изучены особенности формы линий ФМР и ФМАР в образцах порошков манганитов в условиях, когда скин-глубина сравнима или превышает размер частиц.

4. Взаимодействие радиочастотного электромагнитного поля с объемными допированными манганитами лантана

В четвертом разделе рассматриваются результаты исследований взаимодействия высокочастотного (частоты от 1 кГц до 900 МГц) электромагнитного поля с объемными допированными манганитами в интервале температур, включающем область фазового перехода ферромагнетик-парамагнетик.

Эксперименты по исследованию взаимодействия допированных манганитов с электромагнитными волнами радиочастотного диапазона были выполнены в геометрии прохождения (проникновения). Электромагнитное поле создавалось и регистрировалось возбуждающей и приемной катушками, расположенными по разные стороны от образца.

Вектор высокочастотного магнитного поля Я_ был ориентирован параллельно плоскости образца. В этой же плоскости прикладывалось и медленно изменяющееся (статическое) магнитное поле Н. Были реализованы ориентации нЛ\н и НАЛ. Модуль коэффициента прохождения определяли как Б=\Ш""/Н~'"\, где Н™ -амплитуда электромагнитного поля, падающего на образец, а Н°ы - амплитуда электромагнитного поля, прошедшего через образец. Относительное изменение £) в магнитном поле определяли как гт(Н) = (Б(Н)-0(0))Ю(0), где В(Н) и О(О) -сигналы в статическом магнитном поле Н и нулевом магнитном поле, соответственно.

Типичные зависимости коэффициента прохождения для образца Ьао,бРЬо,4МпОз представлены на Рис.6. Сравнение данных по магнитосопротивлению и магнитной проницаемости, см. Рис.7, показывает, что изменения гт в полях до 10 кЭ в основном связаны с изменениями магнитной проницаемости, поскольку в этом диапазоне полей изменение магнитной проницаемости достигает 40, а величина магнитосопротивления по модулю не превосходит 5%. Как видно из Рис.6, на форму зависимости гт(Н) сильно влияет взаимная ориентация радиочастотного и статического Я магнитных полей. Эти различия обусловлены зависимостями динамических обратимых продольной //ге„ц и поперечной ^^ магнитных проницаемостей от частоты и взаимной ориентации высокочастотного и статического магнитных полей. Для ориентации ||# в полях ~500+700 Э наблюдается максимум. В этой области полей различия в проникновения для двух ориентаций наибольшие. Согласно оценке

Глубина скин-слоя определяется как 8=(2р/ф/ло^.геу)ш, где р - удельное сопротивление, щ - абсолютная магнитная проницаемость. Как показано в работе, гт=2АЗ/5, где А&д -относительное изменение глубины проникновения через образец. Изменение гт в магнитном поле связано с изменением глубины проникновения радиочастотного электромагнитного поля и частотными зависимостями р и Показано, что для

1.5-

-о— 5б кГц —^—500 кГц -V- 10 МГц -•—100 кГц -V— 2 МГц —о— 30 МГц" -а—200 кГц

Я, кЭ

Рис.6. Зависимость коэффициента прохождения гт от магнитного поля и частоты при разных ориентациях статического и высокочастотного магнитных полей: (а) (#_ || Н), (б) (Я. X Н). Состав Ьао.бРЬо^МпОз. Г= 293 К.

манганитов разных составов, несмотря на схожесть статических магнитных свойств, высокочастотные свойства сильно отличаются. В пределе больших полей /л(Н—*ю)—>\ и величина гт(10 кЭ) определяется начальной проницаемостью.

Н, кЭ

Рис.7. Полевые зависимости магнитосопротивления и дифференциальной магнитной проницаемости. Состав Lao бРЬо 4МГ1О3. Т= 293 К.

Частотная зависимость rm(10 кЭ) для составов Lao;68Yo,o7Bao^5Mn03 и Ьа^боРЬо^оМпОз представлена на Рис.8. Для состава ЬаобоРЬодоМпОз величина rJlO кЭ) в области частот/> 2 МГц резко уменьшается, что является результатом частотной дисперсии магнитной проницаемости. Для состава Lao^Yo^Bao^MnCb на низких частотах rm(10 кЭ) ~ 2 и слабо возрастает при увеличении частоты до 30 МГц. Для горячепрессованных образцов этого же состава величина г„(10 кЭ) составляла ~ 4 в диапазоне частот до 100 МГц.

Было исследовано явление поворота плоскости поляризации (р и эллиптичности s (отношение меньшей к большей полуоси эллипса поляризации прошедшего электромагнитного поля) при прохождении электромагнитного поля с частотой / = 20 МГц через Ьа^бзУо^Ва^зоМпОз в геометрии эффекта Коттона-Мутона. Наибольшие изменения поляризация происходят в полях менее 1 кЭ, причем достигались значения | е\ ~ 0,2 и q> и -24°, см. Рис.9. В полях,

%юш/1УГЦ

Рис.8. Частотная зависимость гт{ 10 кЭ) для составов Ьао,б8Уо,о7Вао,25МпОз и Ьао.боРЦадМпОз. Я1Я_. Г= 293 К.

близких к насыщению, угол поворота плоскости поляризации близок к нулю, а эллиптичность уменьшается. Отличия в условиях наблюдения поляризационных явлений в проводящем манганите от типичных условий наблюдения эффекта Коттона-Мутона в СВЧ и оптическом диапазонах частот обусловлены тем, что 1) преобразование поляризации наблюдается в нашем случае не для бегущих электромагнитных волн, а для полей, имеющих пространственное распределение, определяемое скин-эффектом. Действительная и мнимая составляющие волнового числа имеют один порядок величины; 2) поскольку реализуется условие 8»й, где с1 - толщина образца, то амплитуда прошедшего поля в первую очередь зависит от соотношения импедансов ферромагнетика и окружающего

24

10

0.5

-о-

0.4

0.3

0.2

0.1

-50-

0.0

0

2

4

6

8

Я, кЭ

Рис.9. Эллиптичность е и угол поворота плоскости поляризации <р при возбуждении высокочастотного электромагнитного поля под углом 45° к статическому магнитному полю Н. /=20 МГц. Геометрия эффекта Коттона-Мутона. Состав Ьао,бзУо,о7Вао,зоМпОз. Т =293 К.

пространства. Импеданс нормальных волн в ферромагнетике пропорционален ~{р.д\)ш и вследствие различия продольной и поперечной ¡л± проницаемостей возникает вклад в преобразование поляризации. Результатом интерференции будет как поворот плоскости поляризации, так и эллиптичность прошедшего поля.

Свойства допированных манганитов наиболее интересны вблизи температуры магнитного фазового перехода, поскольку он сопровождается сильными изменениями статических физических характеристик. Это иллюстрирует Рис.10, на котором представлена температурная зависимость магнитной восприимчивости измеренная на частоте / = 40 Гц для Ьао,75РЬо,25МпОз манганита. Для этого состава Тс - 351 К. Существенно то, что магнитная восприимчивость резко уменьшается вблизи Тс и мала при Т>Тс. Температурная зависимость магнитосопротивления МК в поле 10 кЭ также приведена на Рис.10. Вблизи Тс абсолютная величина МК

б

1.0

0.8 -

о

^0.4-

0.2 -

0.0

280 300 320

340

360

380

Г, К

Рис.10. Температурные зависимости магнитной восприимчивости х на частоте 40 Гц и статического магнитосопро-тивления ЛЖ. Состав Ьао,75РЬо,25МпОз.

достигает 5,6% и уменьшается выше Тс.

Радиочастотные измерения, выполненные для этого образца в интервале температур, включавшем Тс, представлены на РисЛ1. В ферромагнитном состоянии (Г = 290 К) для всех частот величина гт положительна. В парамагнитном состоянии (Т = 365 К) в сильных полях величина и знак гт(10 кЭ) сильно зависят от частотны: для низких частот величина г„(10 кЭ) положительна, однако с ростом частоты она уменьшается и меняет знак. Как следует из Рис.10, выше Тс низкочастотная магнитная проницаемость стремится к единице. Дальний магнитный порядок в системе отсутствует. Однако данные по проникновению радиочастотного электромагнитного поля для этой области температур (Рис.11) свидетельствуют о том, что динамическая начальная магнитная проницаемость при Т>ТС может существенно отличаться от единицы. Из данных Рис.10 для Т = 365 К следует, что значение МЩ10 кЭ) не превосходит -3%. Как показано в работе, динамическую начальную магнитную проницаемость ц(0) можно оценить из соотношения гт(10 кЭ) ~ ц(0) -1. Для частот 20 и 200 кГц оценка дает ц(0) ~ 1,18 и 1,36, соответственно. Факт отличия динамической начальной магнитной проницаемости от единицы следует

0.8

0.6

0.4

0.2

^ 0.0 0.4

0.2

0.0

-0.2

Рис. 11. Полевые зависимости коэффициента прохождения ниже (а) и выше (б) температуры Кюри Тс = 351 К. Состав Ьао,75РЬо,25МпОз.

трактовать как экспериментальное доказательство сохранения динамического короткодействующего магнитного упорядочения в некоторых областях образца, в то время как дальнодействующий магнитный порядок во всем объеме отсутствует. Такая трактовка соответствует модели фазового расслоения, предложенной для объяснения физического механизма «колоссального» магнитосопротивления в

4 6 8

К кЭ

допированных манганитах [11].

Верхняя граница диапазона температур, в пределах которого ц(0) превышает единицу, зависит от состава манганита. Так, для La^Sro^MnCb манганита она на 130 К превышает температуру Кюри (7с = 267 К). Это соответствует известным литературным данным. В работе [12] экспериментально наблюдали существование ферромагнитно упорядоченных кластеров в диапазоне температур на 100 К превышающих Тс. На примере системы Lai.xSrxMnCh с X = 0,33; 0,50; 0,55; 0,60 экспериментально показано, что при изменении уровня допирования высокочастотные свойства манганитов в парамагнитной области температур схожи и слабо зависят от типа низкотемпературного состояния (ферромагнитное с металлическим типом проводимости, антиферромагнитное с металлическим типом проводимости, антиферромагнитное изолирующее).

Физика процессов перемагничивания манганитов при одновременном действии статического и радиочастотного магнитных полей изучена недостаточно. Поэтому были исследованы процессы перемагничивания манганита в геометрии тороидального трансформатора (четырехполюсника) в скрещенных статическом Н и радиочастотном магнитных полях. В качестве материала сердечника трансформатора был использован состав Ьа^йРЬо^МпОз. На тороид были намотаны первичная, вторичная и намагничивающая обмотки. Первичная обмотка содержала одну секцию, а вторичная - две. Число витков в каждой секции составляло 100. Намагничивающую обмотку использовали для снятия кривой намагничивания. Статическое магнитное поле было ориентировано перпендикулярно плоскости тороида. Измеряли модуль коэффициента передачи (трансформации), который определяли как D = Use(/Upri, где Usec и Upri - напряжения во вторичной и первичной обмотках, соответственно. Напряжение с одной из вторичных обмоток, пропорциональное dB/dt, либо измеряли селективным вольтметром, либо подавали на Y пластины осциллографа. На X пластины подавали напряжение с балластного резистора, включенного последовательно в цепь

первичной обмотки, которое пропорциональное току, и, следовательно, напряженности переменного радиочастотного магнитного поля. В таком режиме изображение на экране осциллографа представляло собой проекцию фазового портрета колебаний магнитной индукции на плоскость (/L, dB/dt).

На Рис.12 показаны типичные осциллограммы напряжения на вторичной обмотке V(f) и тока в первичной обмотке I(t), пропорционального #_. На каждой паре осциллограмм нижняя соответствует осциллограмме тока, а верхняя - напряжению V во вторичной обмотке, равному -dW dt, где ¥ = ojBJS - переменная часть потокосцепления, S -вектор с направлением, перпендикулярным плоскости витков и величиной, равной площади сечения тороида. Осциллограммы получены при частоте/=15 кГц и величине высокочастотного поля Я. = 3,8 Э. Каждая пара осциллограмм Рис.12 измерена при определенном значении статического поля Я. В отсутствии статического магнитного поля зависимости /(/) и V(t) визуально близки к синусоидальным. С ростом Н форма зависимостей оставалась приблизительно синусоидальной до Н = 0,83 кЭ. Эти слабые изменения являются следствиями уменьшения магнитной проницаемости по мере увеличения магнитного поля. При Н - 0,94 кЭ на зависимости V(t) появляется особенность, которая развивается при дальнейшем увеличении напряженности статического поля. При Н= 1,5 кЭ особенность на осциллограмме напряжения V(t) соответствует процессу возбуждения колебаний. В полях ~10 кЭ на осциллограмме V(t) возникает вторая область затухающих колебаний. Частота осцилляций при изменении условий возбуждения изменяется слабо и находится в интервале от 0,2 до 0,5 МГц.

Наиболее простым объяснением причины возбуждения колебаний можно было бы считать присутствие колебательного контура, образованного индуктивностью обмотки и межвитковой емкостью. При этом частота колебаний должна быть близка к резонансной частоте этого контура. Однако изменения резонансного характера на частотной зависимости присутствуют только в области частот 8-И 2 МГц. Эти частоты существенно выше, чем частоты

осцилляций на Рис.12. В интервале 0,001-0,5 МГц на полевых зависимостях коэффициента передачи нет резких особенностей. Поэтому возбуждение осцилляций на Рис.12 не связано с резонансными колебаниями контура.

На Рис.13 показана серия проекций, полученная при

Рис.12. Осциллограммы напряжения на вторичной обмотке (верхняя осциллограмма) и тока в намагничивающей обмотке (нижняя осциллограмма), полученные при К = 3,8 Э,/= 15 кГц и различных значениях статического магнитного поля.

Рис.13. Проекция фазового портрета на плоскость (Я_, dB/dt), показанная при разных значениях возбуждающего высокочастотного поля. с частотой/= 15 кГц. Я= 2,5 кЭ. При Я > 2,3 Э на фазовом портрете присутствуют одна или две области возбуждения осцилляций магнитного потока.

частоте задающего генератора / = 15 кГц в статическом магнитном поле 2,5 кЭ. Осциллограммы отличаются значением возбуждающего высокочастотного поля Я_. При малых Я проекция фазового портрета колебаний близка к эллипсу, что соответствует колебаниям магнитного потока, близким к синусоидальным. Если Я. достигает 2.3 Э, то на фазовом портрете возникает искажение, связанное с возбуждением колебаний. При Я_ = 2,5 Э колебания становятся явно несинусоидальными. В интервале значений Я_ от 2.9 до 5.7 Э осцилляции близки к затухающим синусоидальным. Начиная с Я. = 6,4 Э за время, соответствующее одному периоду колебаний задающего генератора возникают два случая возбуждения осцилляций. Начиная с момента возникновения.

амплитуда осцилляций возрастает с ростом напряженности высокочастотного поля

Для понимания физической природы происходящих процессов важно, что сложная эволюция фазового портрета происходит только когда поле имеет частоту, лежащую внутри определенного интервала, а именно от 2 до 16 кГц. Распределение магнитного потока, а, следовательно, и характер его осцилляций, зависит от соотношения глубины скин-слоя 8 и толщины образца d. Особенность в распределении магнитного потока может быть только если реализуется случай d>S. Это означает, что существует нижняя граница частотного интервала, в котором может наблюдаться сложная динамика осцилляций магнитного потока. Верхняя граница интервала может быть обусловлена частотной дисперсией магнитной проницаемости. С ростом частоты максимум магнитной проницаемости становится выраженным слабее. Поэтому на достаточно высоких частотах особенность распределения магнитного поля, приводящая к сложной динамике осцилляций потока, исчезнет.

Анализ напряжения V(t), выполненный селективным вольтметром, показал наличие гармоник, вплоть до десятой. Амплитуда четных и нечетных гармоник имела один порядок. С ростом номера гармоники ее амплитуда плавно уменьшалась.

Таким образом, в результате экспериментальных исследований взаимодействия радиочастотного электромагнитного поля с объемными поликристаллическими манганитами установлена сильная частотная зависимость коэффициента прохождения. Показано, что причиной этой зависимости является изменение магнитной проницаемости, а не магнитосопротивления. В пластине манганита лантана в геометрии эффекта Коттона-Мутона на частоте 20 МГц наблюдались явления поворота плоскости поляризации и эллиптичности радиочастотного электромагнитного поля. Эти изменения поляризации обусловлены, в основном, анизотропией динамической магнитной проницаемости во внешнем магнитном поле. Показано, что на частотах радиодиапазона (от 20 кГц до 1 МГц) в парамагнитной области

температур в диапазоне до 1,5 Тс динамическая магнитная проницаемость может превышать единицу. Этот факт интерпретирован как доказательство существования ближнего магнитного порядка выше температуры Кюри для манганитов с различными типами основных магнитных состояний. Исследованы процессы динамического перемагничивания манганита, допированного свинцом, в скрещенных статическом и радиочастотном магнитных полях. Наблюдался нелинейный отклик динамической системы, который заключался в возникновении осцилляций магнитного потока. Наблюдавшиеся явления объясняются процессами перераспределения магнитного потока по сечению сердечника при динамическом перемагничивании по частной петле гистерезиса.

5. Статические и высокочастотные магнитные и транспортные явления в тонких плёнках допированных манганитов лантана

В пятом разделе описаны магнитные и транспортные свойства тонких плёнок допированных манганитов лантана, полученных лазерным распылением (абляцией). Были исследованы зависимости физических свойств от составов манганитов и типов подложек, режимов термообработки, а также влияние микроструктуры на радиочастотные свойства.

Свойства тонких плёнок сложных оксидных соединений могут существенно отличаться от свойств объемных материалов того же состава. Из-за различий постоянных решеток пленки и подложки в процессе роста в пленке возникают механические напряжения в так называемом релаксационном слое, непосредственно примыкающем к границе раздела. По мере увеличения толщины пленки псевдоморфный рост происходит до некоторой критической толщины, а затем механические напряжения частично релаксируют посредством образования дефектов структуры (двойников, дислокаций, и т.п.) [13]. Как было показано ранее, на физические свойства объемных допированных манганитов сильно влияет структурный беспорядок, величину которого

можно регулировать выбором режимов термообработки. Поэтому было исследовано влияние термообработок на статические магнитные и транспортные свойства тонкопленочных манганитов.

Тонкие пленки Ьао,б7Сао,ззМпОз толщиной 250 нм на монокристаллических подложках из ЬаАЮз, 1ЧсЮаОз, ЬаОаОз, ЭгТЮз и с ориентацией (100) были получены методом лазерного распыления. Выбор этих подложек обусловлен тем, что при напылении на них плёнок Ьао^СаоззМпОз за счет изменения соотношения между параметрами решеток пленки (й/) и подложки (д,) можно получить пленки, находящиеся под действием сжимающих или растягивающих неоднородных механических микронапряжений. При этом степень рассогласования параметров решеток пленки и подложки, которую можно определить как А = (а^а^/а/* 100%, изменялась от А = -2,74% для ЬаАЮ3 до А = 8,03% для М§0. Измерения статических магнитных и транспортных свойств проводились на плёнках как непосредственно после приготовления, так и после их термообработки при температуре 850°С в течение 2 часов в потоке кислорода (первая термообработка), а также после термообработки при 850°С в течение 2 часов под давлением кислорода 100 бар (вторая термообработка). Эти результаты сравнивали с аналогичными характеристиками объемной поликристаллической мишени, с использованием которой были получены пленки.

Сравнение магнитных и транспортных характеристик плёнок непосредственно после приготовления и после первой термообработки показало, что происходит незначительное изменение физических свойств: температуры Кюри 7с, намагниченности при температуре 5 К, положения максимума температурной зависимости магнитосопротивления, величины максимального магнитосопротивления. Статические свойства оказались близкими для пленок и мишени. Аналогичные незначительные изменения были зафиксированы и после второй термообработки для всех образцов, кроме плёнок на 1^0, то есть в системе с максимальным рассогласованием параметров решеток пленки и подложки, см. Рис.14. После

О

ев

я

100 ^ о

СГ

>5-

О.

Г, К

Рис.14. Температурные зависимости нормированного удельного сопротивления (а) и магнитосопротивления в поле 50 кЭ (б) для плёнок Ьао,б7Сао,ззМпОз после термообработки при температуре 850°С в течение 2 час. в кислороде под давлением 100 бар.

термообработки плёнок Ьао^Са^ззМпОз/Г^О в кислороде при высоком давлении пик зависимости р((),Т)/р(0,300К) оказался сдвинутым на -120К в область более низких температур, ее

35

максимум почти на два порядка превосходил значения, полученные для плёнок на других подложках. Величина магнитосопротивления оказалась очень близкой к 100% в широком интервале температур как выше, так и ниже температуры максимума зависимости p(0,T)/p(0,300K), см. Рис.14. Отношение амплитуд максимумов зависимостей р(0,Т)/ p(0,300K) при измерениях в режимах охлаждения и нагрева достигало 1,32. В магнитных свойствах наблюдали разный ход температурных зависимостей намагниченности, измеренных в двух режимах охлаждения образца от 300 К до 10 К: в нулевом магнитном поле (ZFC) и в поле 200 Э (FC). Отличия между кривыми ZFC и FC были зафиксированы при температурах ниже 150 К.

Совокупность изменений свойств, наблюдаемых для плёнок на подложках из MgO, может быть объяснена с использованием представлений о пространственной неоднородности основного состояния (фазовом расслоении), в которое удалось перевести материал плёнок термообработкой в кислороде при высоком давлении при одновременном воздействии механических напряжений. Возможность сосуществования различных фаз в манганитах обусловлена конкуренцией в них ферромагнитного двойного обмена, антиферромагнитного сверхобмена, а также наличием беспорядка. Существенным является то, что основное состояние исследованных плёнок на подложках из MgO при низких температурах является ферромагнитным с низким удельным сопротивлением. Это означает, что речь может идти о ферромагнитной матрице с островками (включениями) фазы с другим типом магнитного упорядочения.

Оценку степени дефектности пленки можно получить и из магнитных данных: величины коэрцитивной силы и характера ее изменения с температурой. Поэтому были проанализированы изменения коэрцитивной силы плёнок Не и их зависимость от режимов термообработок. Важно то, что допированные манганиты являются материалами с большой величиной коэффициента анизотропной магнитострикции X.

Для состава Ьао^Са^ззМпОз в диапазоне температур от 5 до 100 К величина Я в поле 3 кЭ составляет ~ 2><10"5 [14]. За счет обратного магнитострикционного эффекта магнитные свойства плёнок будут зависеть от уровня микронапряжений. Значение магнитоупругой энергии пропорционально произведению Ха, где а - механическое напряжение, действующее на пленку, которое зависит от А. В результате термообработок коэрцитивная сила при Г = 10 К уменьшалась для плёнок с малой величиной А (ЬаАЮз, ЬаваОз, БгТЮз) и возрастала для плёнок на MgO. В области низких (10400 К) температур ход зависимостей НС(Т) хорошо аппроксимировался линейными функциями.

Температурные изменения величины коэрцитивной силы описывали в модели слабого пиннинга доменных стенок [15]. Из экспериментально полученных зависимостей Нс(Т) оценивали плотность центров пиннинга р и ее изменение после термообработок. В случае плёнок на Т^О термообработки приводят к росту Д в то время как для плёнок на остальных подложках в результате термообработок величина /? уменьшается. Этому соответствуют выводы работы [И], в которой отмечено, что причиной появления макроскопических электронных фазовых неоднородностей в манганитах, экспериментально наблюдавшихся в тонких плёнках [16], является изменение баланса между ферромагнитным двойным обменом и антиферромагнитным сверхобменом за счет влияния магнитного и структурного беспорядка.

Для выяснения влияния микроструктуры тонких плёнок на их статические и высокочастотные (в диапазоне частот от 50 кГц до 20 МГц) свойства были выполнены исследования этих свойств для мишени из Ьао,678г0,ззМпОз и эпитаксиальных плёнок толщиной 50 и 300 нм на подложках из БгТЮз и ЬаА103. Как для мишени, так и для плёнок наблюдались качественно сходные изменения полевых зависимостей коэффициента прохождения во всем диапазоне исследованных частот и температур, что позволяет утверждать о слабом влиянии микроструктуры тонких плёнок на их

высокочастотные свойства.

Таким образом, экспериментально показано, что статические магнитные и магнитотранспортные свойства тонких пленок допированных манганитов сильно зависят от микроструктуры плёнок, определяемой параметрами решеток пленки и подложки. В случае сильных различий параметров решеток термообработка в кислороде при высоком давлении может приводить к существенным изменениям статических свойств. Высокочастотные свойства тонких плёнок слабо зависят от их микроструктуры и сходны со свойствами объемных материалов.

6. Допированные манганиты лантана - перспективные материалы для датчиков статических и высокочастотных магнитных полей

В шестом разделе обоснован выбор составов манганитов, обладающих наилучшей линейностью изотерм магнитосопротивления в интервале температур вблизи комнатной. Предложены варианты использования допированных манганитов в датчиках магнитного поля в конфигурациях разомкнутой (феррозонд) и замкнутой (тороид) магнитных цепей.

С точки зрения практических приложений в датчиках магнитного поля желательно иметь материал, работающий в области температур близи комнатной, с возможно большим магнитосопротивлением в широком интервале магнитных полей. Отличительной особенностью полевых зависимостей магнитосопротивления МЩН,Т) допированных манганитов является отсутствие насыщения при больших величинах приложенных магнитных полей (порядка 60 кЭ и выше), см. Рис.7.

Были проанализированы характеристики полевых зависимостей магнитосопротивления объемных полйкристаллических образцов составов ЬаихО^хМпОз (0,15<Х<0,55; = Бг, Ва, РЬ). Производилась аппроксимация зависимостей М11(Н,Т) линейными функциями МЯ(Н, Т) = А+ВН и вычислялись степень нелинейности Я!)

(среднеквадратичное отклонение от линейной зависимости) и чувствительность к полю В. Независимо от типа допирующего катиона степень нелинейности максимальна для малых уровней допирования. С ростом X степень нелинейности сначала проходит через минимум, а затем увеличивается. Величина 50 минимальна для составов Ьа^хБгхМпОз, Х=0,40, 0,45, 0,50 и максимальна для составов с РЬ. Для датчика магнитного поля важное значение имеет сочетание минимальной степени нелинейности и максимальной чувствительности к магнитному полю. Для Ьа-Бг манганитов наилучшим соотношением этих параметров характеризуется состав Ьао^аЗгодоМпОз, см. Рис.15. Среднее значение чувствительности в интервале температур 260-К300 К и диапазоне полей до 50 кЭ составляет « 0.2%/кЭ.

Был изготовлен макет датчика феррозондового типа с сердечником из Ьао,боРЬо,4оМп03. На частоте 40 кГц и при токе возбуждения 80 мА в диапазоне полей 0-И 20 Э

Рис.15. Температурные зависимости степени нелинейности 5Х> и чувствительности к магнитному полю В для ЬаьхБгхМпОз (Х=0,40,0,45,0,50).

чувствительность составила 0,915 мВ/Э.

Были исследованы характеристики датчика в конфигурации замкнутой магнитной цепи: трансформатора с тороидальным сердечником из Ьао^РЬо^МпОз. Для этого типа датчика на частоте 20 кГц в области полей 0,14-1 кЭ чувствительность составляла 80%/кЭ.

Таким образом, показано, что дотированные манганита могут быть использованы в качестве материалов датчиков магнитных полей. Получены количественные оценки чувствительности к магнитному полю для датчиков различных типов.

Выводы

В результате проведенных исследований выявлены закономерности изменения статических и высокочастотных магнитных и магнитотранспортных свойств объемных поликристаллических образцов и тонких плёнок допированных манганитов лантана различного состава под влиянием таких факторов как магнитные поля, температура, допирование и режимы термообработок.

Получены следующие важные в научном и прикладном значениях результаты:

1. Для объемных поликристашшческих манганитов лантана составов Ьао,б701о,ззМпОз, где Б! = Са, Бг, Ва, полученных методом соосаждения из растворов, доказано существование оптимальных, с точки зрения величины магниторезистивного эффекта, режимов термообработки. В режиме термообработки в потоке кислорода при температуре 1200°С магнитосопротивление максимально при продолжительности термообработки 12 часов.

2. Установлено, что для допированных манганитов не существует универсальной зависимости температуры Кюри от кристаллохимического фактора - среднего радиуса допирующего катиона в А позиции структуры перовскита. Изменения температуры Кюри составов ЬаодДео^В^ззМпОз, где Яе=Рг, Ш, Бш, Ей, 0(1, ТЬ, Бу, Но, Ег, Тт, аТ)\ = Бг, Ва, коррелируют с величиной эффективного магнитного момента

датирующего редкоземельного иона.

3. Показано, что существенные изменения статических магнитных и магнитотранспортных свойств, включая величину магнитосопротивления более 98% в интервале температур 90-И 40 К, для тонкоплёночных образцов Ьао^Са^ззМпОз манганита происходят при одновременном действии двух факторов: сильного (8%) рассогласования параметров решеток в системе плёнка/подложка и высокого (100 бар) давления кислорода при термообработке.

4. Установлено, что эффекты прохождения радиочастотного (диапазон частот от 20 кГц до 200 МГц) электромагнитного излучения через объемные и тонкопленочные образцы допированных манганитов определяются, в основном, изменениями динамической магнитной проницаемости, а не магнитосопротивлением. Уменьшение динамической магнитной проницаемости за счет частотной дисперсии в манганитах, допированных свинцом, наблюдается на частотах в единицы мегагерц. В манганитах, допированных барием и иттрием, влияние дисперсии магнитной проницаемости не существенно в области частот до 200 МГц. Показано, что в СВЧ диапазоне частот ширина линии ФМР в исследованных сериях образцов определяется неоднородным уширением и пористостью.

5. Обнаружены явления поворота плоскости поляризации и эллиптичности при прохождении электромагнитного излучения с частотой 20 МГц через объемные манганиты лантана в геометрии эффекта Коттона-Мутона.

6. Показано, что в объемных и тонкопленочных образцах манганитов различного состава динамическая магнитная проницаемость превосходит единицу в интервале частот от 20 кГц до 1 МГц в парамагнитной области температур Тс <Т<1,5ТС. Отсюда следует, что ближний магнитный порядок существенным образом определяет свойства манганитов в этой области температур.

7. Исследование процессов динамического перемагничивания манганитов в скрещенных статическом и радиочастотном магнитных полях показало, что сильная нелинейность может

возникать под действием слабых (порядка 2-И О Э) радиочастотных магнитных полей.

8. Установлено, что допированные манганиты могут быть использованы в качестве материалов датчиков магнитных полей с высокой степенью линейности в диапазоне полей до 50 кЭ и интервале температур включающем комнатную. Наилучшим сочетанием параметров характеризуется состав Lao,6oSro,4oMn03.

Основные результаты работы изложены в журналах, включённых ВАК в Перечень ведущих рецензируемых журналов:

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

2. Pierre J., Nossov A., Vassiliev V., Ustinov V. The effect of annealing on the magnetoresistance of polycrystalline (La-Y-Ca)Mn03 perovskites // J.Phys.: Cond. Matter. 1996. V.8. No.44. P.8513-8524.

3. Nossov A., Pierre J., Vassiliev V., Ustinov V. Influence of annealing conditions on the magnetoresistance of (La-Y-Ca) manganites // Solid State Commun. 1997. V.101. No.5. P.361-366.

4. Слободин Б.В., Васильев В.Г., Носов А.П. Синтез магниторезистивных манганатов Ьа0.б7Са0.3зМпО3 и Lao 6Yo (пСао ззМпОз // Журнал неорганической химии. 1997. Т.42. №10. С. 1602-1604.

5. Носов А.П., Ринкевич А.Б., Зайнуллина Р.И., Васильев В.Г., Слободин Б.В., Бебенин Н.Г., Устинов В.В. Частотная зависимость микроволнового поглощения в манганитах бария // Физика металлов и металловедение. 1998. Т.85. Вып.4. С.72-80.

6. Nossov A., Pierre J., Loshkareva N.N., Vassiliev V.G., Slobodin B.V., Ustinov V.V. Magnetic and transport properties of yttrium doped manganites // Int.Phys.Conf.Ser. No.152: Section G: Magnetic materials. 1998. P.857-860.

7. Pierre J., Nossov A., Beille J., Vassiliev V.G., Slobodin B.V. Pressure effects in ferromagnetic manganites and carrier scattering by disordered magnetic rare earths // The European Physical Journal. 1998. V.6. P.467-472.

8. Nossov A., Pierre J., Vassiliev V.G., Ustinov V.V. A magnetic pair-breaking effect in rare earth-doped manganites // Physics Letters A. 1998. V.250. P.435-438.

9. Slobodin B.V., Surat L.L., Vassiliev V.G., Schveikin G.P., Nossov A. Chemistry of interactions in Ьа2Оз-МО(МСОз)-Mn203, (M=Ca, Sr, Ba, Cd) system // European Journal of Solid State and Inorganic Chemistry. 1998. V.35. P.l 11-115.

10. Pierre J., Nossov A., Strobel P., Vassiliev V., Slobodin В., Vladimirova E., Machkaoutsan V., Ustinov V. Extrinsic magnetoresistance in bulk sintered manganites // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V.l96-197. P.461-462.

11. Rinkevich A., Nossov A., Vassiliev V., Ustinov V. Microwave absorption in lanthanum manganites // Phys.Stat.Sol.(a) 2000. V.179. P.221-236.

12. Rinkevich A., Nossov A., Rigmant M., Vassiliev V. Combined lanthanum manganite magnetoresistive - ferrozonde magnetic field sensor// Sensors and Actuators A. 2001. V.94. P. 157-160.

13. Носов А.П., Васильев В.Г., Владимирова E.B., Михалева Е.В., Слободин Б.В., Устинов В.В. Магниторезистивные свойства объемных поликристаллических манганитов вблизи комнатной температуры // Дефектоскопия. 2001. №3. С.24-30.

14. Rinkevich A., Nossov A., Ustinov V., Vassiliev V., Mikhaleva Е., Petukhov S. Polarization of the radiofrequency electromagnetic field in lanthanum manganites // The Physics of Metals and Metallography. 2001, V.91, Suppl.l, S190-S193.

15. Носов А.П., Васильев В.Г., Владимирова E.B., Устинов В.В. Магниторезистивные свойства объемных поликристаллических Lao^Sro^MnC^ манганитов // Физика металлов и металловедение. 2001. Т.92. №5. С.59-65.

16. Носов А.П., Стробель П. Индуцированные высоким давлением кислорода изменения транспортных свойств

тонких плёнок La-Ca манганитов // Письма в ЖЭТФ. 2001, Т.74. №6. С.374-377.

17. Rinkevich A., Nossov A., Ustinov V., Vassiliev V., Petukhov S. Penetration of the electromagnetic waves through La-Pb manganites // Journal of Applied Physics. 2001. V.91. No.6. P.3693-3697.

18. Устинов B.B., Носов А.П., Ринкевич А.Б., Васильев В.Г. Поляризация радиочастотного электромагнитного поля в манганите лантана // Доклады Академии наук. 2001. Т.380. №2. С.179-182.

19. Vladimirova Е., Vassiliev V., Nossov A. Synthesis of Ьа1.хРЬхМпОз colossal magnetoresistive ceramics from coprecipitated oxalate precursors // J.Mater.Sci. 2001. V.36. No.6. P.1481-1486.

20. Rinkevich A., Nossov A., Rigmant M., Vassiliev V., Vladimirova E., Slobodin В., Ustinov V. Magnetic field assisted giant penetration of radio frequency electromagnetic field in lanthanum manganites // IEEE Transactions on Magnetics. 2002. V.38. No.l. P.257-259.

21. Носов А.П., Васильев В.Г., Владимирова E.B., Устинов В.В. Магнитосопротивление объемных поликристаллических La-Ba манганитов вблизи температуры Кюри // Физика металлов и металловедение. 2002. Т.93. №4. С.27-31.

22. Носов А.П., Устинов В.В., Васильев В.Г., Владимирова Е.В. Особенности магнитосопротивления поликристаллических La-Y-Ba манганитов в области низких температур // Физика металлов и металловедение. 2002. Т.93. №5. С.25-30.

23. Носов А.П., Стробель П. Магнитные и транспортные свойства тонких плёнок La-Ca манганитов. // Физика металлов и металловедение 2002. Т.93. №3. С.50-59.

24. Ринкевич А.Б., Носов А.П., Васильев В.Г., Владимирова Е.В. Ферромагнитный резонанс и антирезонанс в порошковом La-Y манганите // Журнал технической физики. 2004. Т.74. №6. С.89-95.

25. Носов А.П., Васильев В.Г., Владимирова Е.В. Взаимосвязь

магнитных свойств и структуры тонких плёнок Lao 67Cao ззМпОз Н Физика металлов и металловедение. 2004. Т.98. №1. С.38-43.

26. Ринкевич А.Б., Носов А.П., Васильев В.Г., Владимирова Е.В. Проникновение радиочастотного электромагнитного поля через допированные манганита лантана // Физика металлов и металловедение. 2004. Т.98. №5. С.23-29.

27. Rinkevich A., Nossov A., Vassiliev V., Vladimirova Е. Penetration of electromagnetic field through Lao.75Pbo.2sMn03. Magnetic phase transition studies // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2005. V.285. No. 1-2. P.l 18-124.

28. Устинов B.B., Носов А.П., Ринкевич А.Б., Васильев В.Г. Проникновение электромагнитного поля через манганиты лантана // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2005. Т.101. №3. С.567-574.

29. Rinkevich A., Nosov A., Vassiliev V., Vladimirova Е. Radiofrequency electromagnetic properties of РЬо.Д-ао.бМпОз manganite under Jobiased magnetization // Journal of Physics

D.2006.V.39. P.2015-2018.

30. Ринкевич А.Б., Носов А.П., Ригмант М.Б., Васильев В.Г., Владимирова Е.В. Сенсоры магнитного поля на основе манганитов лантана, допированных свинцом // Дефектоскопия. 2006. №8. С.34-47.

31. Rinkevich A., Nosov A., Vassiliev V., Vladimirova Е. Penetration of electromagnetic field through the La-Er-Ba manganite far above the magnetic phase transition temperature // The European Physical Journal B. 2006. V.54. No.4. P.415-418.

32. Rinkevich A., Nosov A., Vassiliev V., Vladimirova E. Frequency-dependent electromagnetic properties of the Pb-doped manganite measured in a transformer-type circuit // Physica B. 2008. V.403. No. 18. P.3340-3344.

33. Носов А.П., Ринкевич А.Б., Васильев В.Г., Владимирова

E.В. Проникновение высокочастотного электромагнитного поля через объемные образцы Lai.xSrxMn03 (0,33<Х<0,60) манганитов // Физика металлов и металловедение. 2008. Т. 106. №1. С.36-44.

34. Rinkevich A., Nosov A., Ustinov V., Vassiliev V., Vladimirova

E. Stochastic oscillations of magnetic flux in the toroid sample of lead-doped lanthanum manganite // Journal of Applied Physics. 2008. V.104.113912-7.

35. Устинов B.B., Носов А.П., Ринкевич А.Б., Устинов В.В. Сложная динамика осцилляций магнитного потока в объемном манганите лантана, допированном свинцом // Физика металлов и металловедение. 2009. Т. 107. №1. С.38-49.

36. Nosov A., Rinkevich A., Gribov I., Moskvina N., Vassiliev V., Vladimirova E., Szymczak H., Lewandowski S., Gierlowski P., Abaloshev A., and Ranno L. Penetration of rf electromagnetic field through thin films of Lao 678г0.ззМпОз manganite // Solid State Phenomena (Trans Tech Publications, ISSN: 1662-9779). 2009. V. 152-153. P.123-126.

37. Nosov A., Rinkevich A., Vassiliev V., Vladimirova E., Szymczak H., Lewandowski S., Gierlowski P., Abaloshev A., and Ranno L. Penetration of the high-frequency electromagnetic field through thin films of Sr-doped lanthanum manganites // Thin Solid Films. 2009. V.517. №9. P.2979-2983.

Цитированная литература

[1] Jonker G.H., Van Santen G.H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. 1950. V.16. P.337-349.

[2] Baibich M.N., Broto J.M., Fert A., Nguen van Dau F., PetrofF

F., Etienne P., Creuzet G., Friederichs A., Chazelas J. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices // Phys.Rev.B. 1988. V.61. P. 2472-2475.

[3] Volger J. Further experimental investigations on some ferromagnetic oxidic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. 1954. V.20. P.49-66.

[4] Jin S., Tiefel Т.Н., McCormack M., Fastnacht R.A., Ramesh R., and Chen J.H. Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La-Ca-Mn-0 films // Science. 1994. V.264. P.413-415.

[5] Dominguez M., Bhagat S.M., Lofland S.E. Giant magnetoresistance at microwave frequencies // Europhys. Lett. 1995. V.32. No.4. P.349-353

[6] Owens F.J. Giant magneto radio frequency absorption in magneto-resistive materials La0i7(Sr,Ca)0 эМпОз // J.Appl.Phys. 1997. V.82. P.3054-3057.

[7] Tofield В. C., and Scott W. R. Oxidative nonstoichiometry in perovskites, an experimental survey; the defect structure of an oxidized lanthanum manganite by powder neutron diffraction /'/ J.Solid State Chem. 1974. V.10. P.183-194.

[8] Медведева И.В. Влияние давления на стабильность электронных и магнитных состояний систем на основе 3d-и 4/- элементов: Дисс. д-ра физ.-мат. наук. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2006. 381 с.

[9] Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит, 1994. 464 с.

[10] Каганов М.И, Пааш Г. Импеданс ферромагнитного металла вблизи антирезонанса // ЖЭТФ. 1976. Т.70. №6. С.1112-1119.

[11] Dagotto Е. Nanoscale phase separation and colossal magnetoresistance. Berlin: Springer-Verlag, 2002. 452 p.

[12] Manella N., Rosenhahn A., Booth C.H., Marchesini S., Mun B.S., Yang S.-H., Ibrahim K., Tomioka Y., and Fadley C.S. Direct observation of high-temperature polaronic behavior in colossal magnetoresistive manganites // Phys.Rev.Lett. 2004. V.92. 166401.

[13] Van Tendeloo G., Lebedev O.I., Hervieu M., and Raveau B. Structure and microstructure of colossal magnetoresistant materials//Rep. Prog. Phys. 2004. V.67. P. 1315-1365.

[14] Srinivasan G., Rasmussen E.T., Levin B.J., Magnetoelectric effects in bilayers and multilayers of magnetostrictive and piezoelectric perovskite oxides // Phys.Rev. B. 2002. V.65. 134402.

[15] Gaunt P. Ferromagnetic domain wall pinning by a random array of inhomogeneities // Philosophical Magazine. 1983. V.48. No.3. P.261-276.

[16] Biswas A., Rajeswari M., Srivastava R.C. Strain-driven

charge-ordered state in Lao 67Cao 33M11O3 // Phys.Rev.B. 2001. V.63.184424.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН тираж 100 зак.£/# объем 2.0 п.л. формат 60x84 1/16 620041 г.Екатеринбург ГСП-170, ул. С.Ковалевской, 18

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАЗЦЫ.

1.1. Объекты исследований.

1.2. Методика получения объемных образцов.

1.3. Методика получения тонкопленочных образцов.

1.4. Методика измерений магнитных свойств.

1.5. Методика измерения транспортных свойств.

1.6. Методика измерений структурных характеристик тонких пленок.

1.7. Методика проведения измерений в СВЧ диапазоне частот.

1.8. Методика проведения измерений в геометрии проникновения радиочастотного электромагнитного поля.

1.9. Методика проведения измерений на тороидальном образце в скрещенных радиочастотном и статическом магнитных полях.

2. СТАТИЧЕСКИЕ МАГНИТНЫЕ И МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА

ОБЪЕМНЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА.

2.1. Влияние продолжительности термообработки на статические свойства допированных манганитов.

2.2. Особенности магнитосопротивления объемных поликристаллических La-Ba манганитов вблизи температуры Кюри. Влияние дополнительной термообработки.

2.3. Влияние допирования редкоземельными ионами на магнитные свойства

Lao,6oReo,o7Ao,33Mn03 (А = Sr, Ва) манганитов лантана.

2.4. Влияние гидростатического давления на магнитные и транспортные свойства

Ьао,б7-хАхСао,ззМпОз (А = Y, Tb, X = (НО, 15) манганитов лантана.

2.5. Особенности магнитосопротивления объемных поликристаллических манганитов, обусловленного межкристаллитными границами.

2.6. Выводы.

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С

ОБЪЕМНЫМИ ДОПИРОВ АННЫМИ МАНГ АНИТАМИ.

3.1. Анализ факторов, определяющих ширину линии ферромагнитного резонанса в объемных поликристаллических манганитах.

3.2. Влияние структуры мод резонатора на поглощение СВЧ излучения допированными манганитами.

3.3. Ферромагнитный резонанс и антирезонанс в порошке Ьао,бо^о,о7Вао,ззМпОз манганита.-.

3.4. Выводы.;.

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

ПОЛЯ С ОБЪЕМНЫМИ ДОПИРОВАННЫМИ МАНГАНИТАМИ

ЛАНТАНА.

4.1. Прохождение (проникновение) электромагнитного поля через пластину из проводящего ферромагнитного материала в условиях нормального скин-эффекта.

4.2. Проникновение радиочастотного электромагнитного поля через объемные допированные манганиты лантана. Исследования при комнатной температуре.

4.3. Частотная зависимость коэффициента проникновения.

4.4. Исследование поворота плоскости поляризации и эллиптичности радиочастотных электромагнитных волн при их проникновении через объемные допированные манганиты лантана в геометрии эффекта Коттона-Мутона.

4.5. Проникновение радиочастотного электромагнитного поля через объемные допированные La-Pb и La-Y-Ba манганиты лантана. Исследования в диапазоне частот 20 кГц -г 300 МГц.

4.6. Проникновение радиочастотного электромагнитного поля через объемные допированные La-Pb и La-Y-Ba манганиты лантана. Исследования в области температуры магнитного фазового перехода.

4.7. Проникновение радиочастотного электромагнитного поля через объемные допированные La-Er-Ba манганиты. Исследования в парамагнитной области температур.

4.8. Радиочастотные электромагнитные свойства La-Sr манганитов. Составы с низкотемпературными ферромагнитным и антиферромагнитными состояниями.

4.9. Радиочастотные электромагнитные свойства РЬо^Ьао.бМпОз манганита при подмагничивании статическим магнитным полем.

4.10. Динамика осцилляций магнитного потока в объемном манганите лантана, допированном свинцом.

4.11. Выводы.

5. СТАТИЧЕСКИЕ И ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ МАГНИТНЫЕ И

МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ДОПИРОВАННЫХ МАНГАНИТОВ ЛАНТАНА.

5.1. Статические магнитные и транспортные свойства тонких пленок дотированных манганитов. Влияние типа подложки, режимов термообработки и толщины.

5.2. Взаимосвязь магнитных свойств и микроструктуры тонких пленок

Ьао^Сао.ззМпОз.

5.3. Проникновение радиочастотного электромагнитного поля через тонкие пленки дотированных манганитов лантана.

5.4. Выводы.

6. ДОПИРОВАННЫЕ МАНГАНИТЫ ЛАНТАНА - ПЕРСПЕКТИВНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДАТЧИКОВ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ.

6.1. Использование магниторезистивных свойств объемных поликристаллических манганитов для регистрации статических магнитных полей.

6.2. Комбинированный датчик феррозондового типа на основе объемного допированного манганита лантана.

6.3. Датчик магнитного поля с замкнутой магнитной цепью.

6.4. Выводы.

Актуальность темы.

После открытия высокотемпературной сверхпроводимости в соединениях медно-оксидной группы начиная с 1990-х годов интерес исследователей привлекла еще одна группа оксидных материалов со структурой перовскита - допированные манганиты лантана - общую формулу которых можно представить как Ri-хМхМпОз, где R = La, Pr, Nd, аМ = Са, Sr, Ва, РЬ. Этот класс соединений был известен еще с середины 1950-х годов, когда и были описаны общие закономерности изменений их физических свойств [1-4]. Однако потребности развития информатики и компьютерных технологий стимулировали в конце XX века активные исследования в области физики магнитных явлений и технологий записи, считывания и хранения информации с использованием такого физического принципа как изменение удельного сопротивления проводника во внешнем магнитном поле (магнитосопротивление). В 1988 году был открыт эффект гигантского магнитосопротивления в многослойных металлических пленках с антиферромагнитным упорядочением слоев [5]. Это стимулировало интенсивные исследования фундаментальных физических процессов, определяющих магнитные и транспортные свойства низкоразмерных металлических структур на основе 3d ферромагнетиков, и привело к последующему открытию осциллирующего с толщиной слоев неколлинеарного магнитного упорядочения [6], спиновых клапанов [7], спиновых транзисторов [8] и магнитных туннельных структур [9].

Помимо классических 3d ферромагнетиков и их сплавов возник интерес и к другим веществам, в том числе оксидным, в которых наблюдаются сильные изменения удельного сопротивления во внешнем магнитном поле. Строго говоря, это свойство было обнаружено еще в первых публикациях, посвященных исследованию физических свойств допированных манганитов [2]. Однако в 90-х годах XX века обратили внимание еще и на величину эффекта, которая оказалась настолько большой (по сравнению с магнитосопротивлением структур на основе 3d ферромагнитных металлов) что это явление было названо «колоссальным» магнитосопротивлением (KMC) [10]. Следует подчеркнуть, что значительное магнитосопротивление в оксидных магнитных материалах наблюдалось и ранее. Например, в нестехиометрическом оксиде европия изменения проводимости под действием магнитного поля достигают девяти порядков, однако этот эффект наблюдаются только в области низких (менее 100 К) температур [11]. Основным достоинством манганитов является то, что путем соответствующего подбора допирующего катиона удается получать составы с температурой Кюри на ~ 90-400 К превышающей комнатную и имеющих значительное магнитосопротивление в широком интервале температур [12].

Кроме того, применительно к магниторезистивным датчикам на основе 3d ферромагнитных металлов достаточно быстро выяснилось [13], что максимальная величина магнитосопротивления определяется величиной спиновой поляризации носителей тока на уровне Ферми. У классических 3d ферромагнитных металлов (Fe, Со, Ni) эта величина не превышает 40% [14] что является фундаментальным ограничением. Поэтому возникла необходимость поиска новых материалов с максимальной величиной спиновой поляризации. К этому времени такие вещества уже были известны (полуметаллические ферромагнетики [15]) и оказалось, что у допированных манганитов величина спиновой поляризации может достигать 80% [14, 16]. Это делает их чрезвычайно привлекательными в качестве материалов для инжекции спин-поляризованных носителей тока в устройствах спинтроники [17].

После взрывообразного интереса к допированным манганитам в середине 1990-х годов было опубликовано большое количество работ, посвященных исследованиям их физических свойств (см. обзоры [12, 18-22]). Допированные манганиты являются сильнокоррелированными материалами со сложным взаимодействием спиновых, зарядовых и орбитальных подсистем, а также богатой фазовой диаграммой. Именно поэтому они привлекают внимание все большего числа исследователей, работающих в области физики твердого тела. В этих системах возможно исследование таких явлений как магнитный полярон [20], порошковое магнитосопротивление [23], зарядовое упорядочение [24].

Несмотря на большое количество экспериментальных данных, имеющихся в настоящее время, до сих пор отсутствует общепринятая трактовка физического механизма KMC. Как уже отмечалось, эти материалы характеризуются сильной взаимной зависимостью структурных, магнитных, электронных и транспортных свойств, и поэтому постоянно появляются все новые теоретические модели, которые в настоящее время позволяют только частично интерпретировать узкий круг экспериментальных данных. Как правило, в рамках таких моделей удается объяснить лишь некоторые общие закономерности изменений статических магнитных и транспортных свойств.

Традиционной является интерпретация результатов в рамках модели двойного обмена, развитой еще в 50-е годы XX века. Иногда привлекаются представления теории поляронов малого радиуса. Помимо этого уровень развития теории явлений переноса в допированных манганитах пока не позволяет напрямую количественно анализировать экспериментальные результаты, за исключением некоторых феноменологических моделей. Тем не менее, в последние годы были выполнены некоторые важные работы, позволяющие более четко понять природу проводимости и кинетику явлений переноса в манганитах. В результате ab-initio расчетов зонной структуры поверхности Ферми Ьа2/зАшМпОз (А=Са, Ва, Sr) манганитов было показано, что она имеет как дырочные, так и электронные части [25], что было экспериментально подтверждено в [26]. В работах [27-35] в рамках сравнительно простой феноменологической модели была предложена интерпретация механизма KMC. В этих работах были использованы подходы физики неупорядоченных систем с привлечением представления о движении края подвижности как причине больших изменений сопротивления вблизи температуры магнитного фазового перехода. В рамках модели удалось получить достаточно простые формулы, позволяющие анализировать температурные зависимости удельного сопротивления и магнитосопротивления при известных данных по намагниченности. На объемных образцах манганитов были выполнены комплексные исследования эффекта Холла и термоэдс, которые позволили получить существенную информацию о механизме перехода металл-диэлектрик и особенностях KMC в манганитах различного состава.

Среди всего арсенала средств исследований свойств манганитов особое место занимают динамические электромагнитные методы, как способы диагностики отклика спиновой подсистемы на внешние воздействия в широком диапазоне частот. Применительно к манганитам наибольшее развитие получили методы, использующие ферромагнитный резонанс и антирезонанс в области сверхвысоких частот [36-38]. Однако исследованию манганитов радиочастотными методами уделялось значительно меньшее внимание. Эта область частот представляет особый интерес, поскольку именно в этом диапазоне наблюдаемые эффекты имеют большую величину, чем на постоянном токе. За счет изменения частоты глубина скин-слоя может оказываться сопоставимой с размерами образца, что позволяет проследить плавный переход между различными механизмами взаимодействия электромагнитной волны со спиновой подсистемой исследуемого материала. На момент начала наших исследований только в единственной статье [39] была предпринята попытка изучения свойств допированных манганитов на частотах радиодиапазона (335 кГц и 10 МГц). Было обнаружено сильное влияние магнитного поля на коэффициент поглощения электромагнитных волн. Однако эти исследования не носили комплексного характера и в них не ставился вопрос о характере взаимодействия высокочастотного излучения со спиновой подсистемой допированных манганитов лантана для составов с различными типами допирующих катионов и степенью немагнитного беспорядка.

Актуальность работы обусловлена необходимостью выявления основных факторов, позволяющих целенаправленно изменять статические магнитные и магнитотранспортные свойства дотированных манганитов, а также почти полным отсутствием на момент начала работ экспериментальных данных о высокочастотных свойствах и механизмах взаимодействия электромагнитного излучения с этими оксидными магнетиками.

Работа направлена на выявление закономерностей формирования статических и высокочастотных магнитных и магнитотранспортных свойств сильнокоррелированных оксидных магнетиков - допированных манганитов лантана Ьао,б7-х-уАхВуМп03, где 0<Х<0,20, 0<Y<0,50, А = иттрий или редкоземельные ионы, В = Са, Sr, Ва, РЬ, - и обоснование возможности использования этих свойств в магниточувствительных устройствах.

Работа выполнялась в лаборатории электрических явлений Института физики металлов Уральского отделения РАН по теме «Спин», № гос. per. 01.2.006 13391, этап «Исследование кинетических и высокочастотных эффектов в структурах на основе оксидов», теме «Наногетероструктуры», № гос. per. 01.200103141, программе президиума РАН «Квантовая макрофизика», этап «Исследование кинетических и высокочастотных эффектов в тонкопленочных и объемных образцах манганитов лантана с колоссальным магнитосопротивлением».

Цель и задачи работы

Цель работы заключается в выявлении закономерностей изменения статических и высокочастотных магнитных и магнитотранспортных свойств сильнокоррелированных манганитов лантана под действием магнитных полей, температуры, типа допирующего катиона, уровня допирования, режимов термообработки и выработке на этой основе рекомендаций для целенаправленного использования манганитов в качестве новых функциональных материалов. Достижение этой цели предполагает решение следующих задач:

1. Комплексное исследование влияния допирования двухвалентными и редкоземельными ионами и условий термообработки, в особенности режимов термообработки в кислороде, на статические магнитные и магнитотранспортные эффекты (намагниченность, удельное сопротивление, магнитосопротивление) в объемных поликристаллических образцах манганитов лантана.

2. Выяснение роли указанных факторов, а также структурных параметров системы пленка/подложка, в формировании магнитных и магнитотранспортных свойств тонкопленочных образцов манганитов.

3. Выяснение особенностей взаимодействия электромагнитного излучения с допированными манганитами лантана в радио- и сверхвысокочастотном диапазонах частот. Установление взаимосвязи статических и высокочастотных свойств допированных манганитов.

4. Изучение возможности использования допированных манганитов лантана в качестве магниточувствительных сред.

Для решения поставленных задач были использованы объемные поликристаллические образцы допированных манганитов Ri-хМхМпОз, где R = La, Y, М = Са, Sr, Ва, Pb, 0,25< X <0,60 и тонкие пленки, полученные лазерной абляцией этих же объемных образцов. Выбор объектов исследования был связан, во-первых, с тем обстоятельством, что несмотря на все преимущества при исследовании монокристаллических образцов по сравнению с поликристаллическими (отсутствие кристаллитов и их границ и, как следствие, лучшая структурная и химическая однородность) приготовление монокристаллов связано с большими технологическим трудностями. В настоящее время невозможно получить монокристаллы составов Ri.xMxMnCb с любыми допирующими катионами R во всем диапазоне их концентраций. Кроме того, даже в самых совершенных монокристаллах имеются дефекты (трещины, неоднородность состава по сечению слитка и ряд других). Эти недостатки в меньшей степени присущи поликристаллическим образцам. Кроме того, свойства монокристаллических образцов сравнительно слабо зависят от режимов термообработки в кислороде: некоторые изменения наблюдаются только после термообработки превышающей 80 часов. Как показано в настоящей работе в случае поликристаллических образцов существенные изменения наблюдаются уже после 6 часов термообработки, что связано с наличием межкристаллитных границ и более быстрой диффузии кислорода по ним. Тонкие пленки допированных манганитов лантана представляют большой интерес с фундаментальной точки зрения как объекты, на которых можно проследить влияние размерности на формирование основного магнитного состояния оксидных полуметаллических ферромагнетиков. Кроме того, они являются объектами, перспективными для потенциальных технологических применений в качестве инжекторов электронов с высокой степенью спиновой поляризации в устройствах спинтроники.

Новые научные результаты и положения, выносимые на защиту

1. Обоснована возможность оптимизации и управления свойствами манганитов за счет выбора условий термообработки. Показано, что для объемных поликристаллических манганитов лантана составов Lao,67Do,33Mn03, где D = Са, Sr, Ва, полученных методом соосаждения из растворов, максимальное магнитосопротивление достигается при термообработке в потоке кислорода при 1200°С в течение 12 часов.

2. Установлено, что для допированных манганитов не существует универсальной зависимости температуры Кюри Тс от кристаллохимического фактора - среднего радиуса допирующего катиона в А позиции структуры перовскита. Изменение температуры Кюри составов и

Lao,6oReo,o7Do,33Mn03, где Re=Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, a D = Sr, Ba, коррелирует с величиной эффективного магнитного момента допирующего редкоземельного иона.

3. Установлено, что существенные изменения статических магнитных и магнитотранспортных свойств, включая достижение величины магнитосопротивления более 98% в интервале температур 90-440 К, для тонкопленочных образцов Ьао,б7Сао,ззМпОз манганитов происходят при одновременном действии двух факторов: сильного (8%) рассогласования параметров решеток в системе пленка/подложка и высокого (100 бар) давления кислорода.

4. Показано, что эффекты прохождения радиочастотного (диапазон частот от 20 кГц до 200 МГц) электромагнитного излучения через объемные и тонкопленочные образцы дотированных манганитов определяются, в основном, изменениями динамической магнитной проницаемости, а не магнитосопротивлением. Уменьшение динамической магнитной проницаемости за счет частотной дисперсии в манганитах, допированных свинцом, наблюдается на частотах в единицы мегагерц. В манганитах, допированных барием и иттрием, влияние дисперсии магнитной проницаемости не существенно в области частот до 200 МГц. Показано, что в СВЧ диапазоне частот ширина линии ФМР в исследованных сериях образцов определяется неоднородным уширением и пористостью.

5. Обнаружены явления поворота плоскости поляризации и эллиптичности при прохождении электромагнитного излучения с частотой 20 МГц через объемные манганиты лантана в геометрии эффекта Коттона-Мутона.

6. В объемных и тонкопленочных образцах манганитов различного состава динамическая магнитная проницаемость превосходит единицу в интервале частот от 20 кГц до 1 МГц в парамагнитной области температур Тс<Т<1,5Тс. Отсюда следует, что ближний магнитный порядок существенным образом определяет свойства манганитов в этой области температур.

7. Исследование процессов динамического перемагничивания манганитов в скрещенных постоянном и радиочастотном магнитных полях показало, что сильная нелинейность может возникать под действием слабых (порядка 2-^-10 Э) переменных магнитных полей.

8. Допированные манганиты могут быть использованы в качестве материалов датчиков магнитных полей с высокой степенью линейности в диапазоне полей до 50 кЭ и интервале температур включающем комнатную. Наилучшим сочетанием параметров характеризуется состав Lao,6oSro,4oMn03.

Научная и практическая ценность

Результаты диссертации развивают представления о механизмах взаимодействия высокочастотного электромагнитного излучения с оксидными ферромагнетиками. Сохранение ближнего магнитного порядка при температурах, существенно (до 50%) превышающих температуру Кюри, которое характерно как для объемных, так и для тонкопленочных образцов допированных мангашггов различного состава, является важным для понимания природы формирования магнитных состояний сильнокоррелированных материалов. Полученные автором данные о статических магнитотранспортных свойствах допированных манганитов различного состава могут представлять интерес при разработке датчиков магнитных полей. Режимы получения и свойства тонких пленок допированных манганитов могут оказаться полезными при создании тонкопленочных устройств спинтроники, использующих допированные манганиты в качестве инжекторов носителей тока.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием хорошо аттестованных образцов, обоснованностью экспериментальных методов изучения статических магнитных и магнитотранспортных, а также высокочастотных свойств допированных манганитов лантана, хорошей воспроизводимостью результатов, полученных на образцах различных типов, соответствия основных физических характеристик объектов исследований с опубликованными литературными данными других авторов, когда таковые имелись.

Личный вклад соискателя

Диссертация является обобщением многолетних исследований автора, начиная с 1994 года, выполненных непосредственно им и заключающихся в выборе темы исследования, постановке целей и задач диссертационной работы, формировании комплекса методик исследований, обеспечивающих решение поставленных задач, исследований высокочастотных свойств, получении тонкопленочных образцов, проведении магнитных, структурных, магнитотранспортных измерений, анализе полученных результатов, обобщении результатов работы в публикациях и отчетах по проектам и создании рабочйх макетов датчиков магнитных полей.

Объемные поликристаллические образцы, использованные в исследованиях, были получены В.Г.Васильевым, Е.В.Владимировой, J.Pierre, F.Robaut при участии автора. Тонкопленочные образцы получены автором совместно с L.Ranno, A.Abalyoshev, P.Gierlowski. Макеты датчиков магнитного поля разработаны и изготовлены автором совместно с М.Б.Ригмантом и А.П.Ничипуруком. Термообработки тонкопленочных образцов в кислороде при давлении 100 бар проведены совместно с P.Strobel. Обсуждение результатов проводилось совместно с А.Б.Ринкевичем, Н.Г.Бебениным, В.В.Устиновым.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на различных всероссийских и международных конференциях, в том числе на V Международном совещании "Высокотемпературные сверхпроводники и новые неорганические материалы" (MSU-HTSC V, Москва, 1998 г.), 7 и 8 Европейских конференциях по магнитным материалам и их применениям (Сарагоса, Испания, 1998 г., Киев, Украина, 2000 г.), 17-й конференции отделения физики твердого тела европейского физического общества (Гренобль, Франция 1998 г.), 16, 17, 19 и 20 Международных школах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 1998, 2000, 2004 и 2006 г.), VIII Международном семинаре "Дефекты, структура и свойства нанокристаллических материалов, полученных нанокристаллизацией аморфных твердых тел и металлов при экстремальных искажениях решетки" (Екатеринбург, 1999 г.), IV Российско-германском симпозиуме "Физика и химия новых материалов" (Екатеринбург, 1999 г.), I Международном симпозиуме "Тенденции в магнетизме" (Екатеринбург, 2001 г.), I Объединенном европейском магнитном симпозиуме (Гренобль, Франция, 2001 г.), Международных симпозиумах "Порядок, беспорядок и свойства оксидов" (Лазаревское, 2001 г., Сочи, 2002 г., Сочи, 2003 г.), Московских международных симпозиумах по магнетизму (2002 г., 2005 г., 2008 г.), Международном симпозиуме "Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах" (Сочи, 2002 г.), XXXI совещании по физике низких температур (Москва, 1998 г.), V Всероссийской научной конференции "Оксиды. Физико-химические свойства" (Екатеринбург, 2000 г.), II объединенной Конференции по магнитоэлектронике (Екатеринбург, 2000 г.), V Всероссийской конференции "Физикохимия нанодисперсных систем", (Екатеринбург, 2000 г.), Всероссийских конференциях "Химия твердого тела и функциональные материалы" (Екатеринбург, 2000 г., 2004 г.), Конференции по перспективным магниторезистивным материалам (Екатеринбург, 2001 г.).

Публикации

Результаты диссертации изложены в 37 публикациях в журналах, включённых ВАК в перечень ведущих рецензируемых журналов. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 289 страниц, включая 159 иллюстраций, 7 таблиц и список литературы из 218 наименований.

6.4. Выводы

1. Исследованы магнитотранспортные свойства объемных поликристаллических манганитов составов Lai-хАхМпОз (А = Sr, Ва, РЬ, 0,15<Х<0,55) в диапазоне температур 260-^-300 К. Проведено сравнение степени нелинейности полевых зависимостей магнитосопротивления при комнатной температуре. Показано, что среди исследованных материалов в области сильных полей состав Lao,6oSro,4oMn03 имеет максимальную чувствительность при минимальной нелинейности.

2. Экспериментально продемонстрирована принципиальная возможность создания датчика

Н, кЭ

Рис.6.8. Зависимость модуля коэффициента передачи по второй гармонике | Д> | от напряженности магнитного поля на частоте возбуждения 5 кГц для трансформатора с сердечником из Ьао.бРЪо.+МпОз манганита. магнитного поля основанного на комбинации двух характеристик допированных манганитов: магнитосопротивления и обратимой магнитной проницаемости. Используя этот принцип возможна реализация датчика магнитных полей феррозондового типа в конфигурации разомкнутой магнитной цепи с чувствительностью 0.74-2 % на эрстед в диапазоне полей от нуля до 0,1 кЭ и линейной характеристикой в диапазоне магнитных полей от 1 до 50 кЭ.

3. Проведен сравнительный анализ датчиков магнитного поля в конфигурациях разомкнутой и замкнутой магнитной цепи. Проанализированы частотные зависимости выходного сигнала. Показано, что достоинством датчика с замкнутой магнитной цепью является большая (до 1 кЭ) область линейности относительно магнитного поля.

268 Заключение.

В результате проведенных исследований получен большой объем новых данных об особенностях статических и высокочастотных магнитных и магнитотранспортных свойств поликристаллических образцов и тонких пленок допированных манганитов лантана различного состава. Выявлены закономерности их изменения под влиянием таких воздействий как магнитные поля, температура, допирование и режимы термообработок.

Получены следующие важные в научном и прикладном значениях результаты:

1. Для объемных поликристаллических манганитов лантана составов Ьао,б70о,ззМпОз, где D = Са, Sr, Ва, полученных методом соосаждения из растворов, доказано существование оптимальных, с точки зрения величины магниторезистивного эффекта, режимов термообработки. В режиме термообработки в потоке кислорода при температуре 1200°С магнитосопротивление максимально при продолжительности термообработки 12 часов.

2. Установлено, что для допированных манганитов не существует универсальной зависимости температуры Кюри от кристаллохимического фактора - среднего радиуса допирующего катиона в А позиции структуры перовскита. Изменение температуры Кюри составов Lao,6oReo,07Do,33Mn03, где Re=Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Тш, a D = Sr, Ba, коррелирует с величиной эффективного магнитного момента допирующего редкоземельного иона.

3. Показано, что существенные изменения статических магнитных и магнитотранспортных свойств, включая достижение величины магнитосопротивления более 98% в интервале температур 9СН-140 К, для тонкопленочных образцов Ьао^СаодзМпОз манганитов происходят при одновременном действии двух факторов: сильного (8%) рассогласования параметров решеток в системе пленка/подложка и высокого (100 бар) давления кислорода.

4. Установлено, что эффекты прохождения радиочастотного (диапазон частот от 20 кГц I до 200 МГц) электромагнитного излучения через объемные и тонкопленочные образцы допированных манганитов определяются, в основном, изменениями динамической магнитной проницаемости, а не магнитосопротивлением. Уменьшение динамической магнитной проницаемости за счет частотной дисперсии в манганитах, допированных свинцом, наблюдается на частотах в единицы мегагерц. В манганитах, допированных барием и иттрием, влияние дисперсии магнитной проницаемости не существенно в области частот до

200 МГц. Показано, что в СВЧ диапазоне частот ширина линии ФМР в исследованных сериях образцов определяется неоднородным уширением и пористостью.

5. Обнаружены явления поворота плоскости поляризации и эллиптичности при прохождении электромагнитного излучения с частотой 20 МГц через объемные манганиты лантана в геометрии эффекта Котгона-Мутона.

6. Показано, что в объемных и тонкопленочных образцах манганитов различного состава динамическая магнитная проницаемость превосходит единицу в интервале частот от 20 кГц до 1 МГц в парамагнитной области температур Тс <Т<\,5Тс. Отсюда следует, что ближний магнитный порядок существенным образом определяет свойства манганитов в этой области температур.

7. Исследование процессов динамического перемагничивания манганитов в скрещенных статическом и радиочастотном магнитных полях показало, что сильная нелинейность может возникать под действием слабых (порядка 2-40 Э) радиочастотных магнитных полей.

8. Установлено, что дотированные манганиты могут быть использованы в качестве материалов датчиков магнитных полей с высокой степенью линейности в диапазоне полей до 50 кЭ и интервале температур включающем комнатную. Наилучшим сочетанием параметров характеризуется состав Lao,6oSro,4oMn03.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность коллегам Устинову В.В., Ринкевичу А.Б., за совместную творческую работу, постоянный интерес и поддержку, а также Васильеву В.Г., Владимировой Е.В. Миляеву М.А., Ригманту М.Б., Ничипруку А.П., Демчуку К.М. за плодотворное сотрудничество на разных этапах выполнения работы, всем сотрудникам лаборатории электрических явлений Института физики металлов УрО РАН, а также зарубежным коллегам: профессорам Шимчаку X., Левандовскому С., докторам Гиерловскому П., Абальошеву А. (Институт физики польской академии наук), Пьеру Ж., Ранно Л., (Институт им.Л.Нееля Национального центра научных исследований Франции, г.Гренобль). Автор особенно благодарен Н.Г.Бебенину, прочитавшему диссертацию в рукописи и сделавшему много замечаний, способствовавших улучшению работы.

270

1. Jonker G.H., Van Santen G.H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. 1950. V.16. P.337-349.

2. Volger J. Further experimental investigations on some ferromagnetic oxidic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. 1954. V.20. P. 49-66.

3. Jonker G.H., Van Santen G.H. Magnetic compounds with perovskite structure III. Ferromagnetic compounds of cobalt // Physica. 1953. V.19. P.120-130.

4. Jonker G.H. Magnetic compounds with perovskite structure. IV // Physica. 1956. V.22. P.707-722.

5. Baibich M.N., Broto J.M., Fert A., Nguen van Dau F., Petroff F., Etienne P., Creuzet G., Friederichs A., Chazelas J. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices // Phys.Rev.B. 1988. V.61. P.2472-2475.

6. Grunberg P., Schreiber R., Pang Y., Brodsky M.B., Sowers H. Layered magnetic structures: Evidence for antiferromagnetic coupling of Fe layers across Cr interlayers // Phys.Rev.Lett. 1986. V.57. P.2442-2445.

7. Dieny В., Speriosu V.S., Parkin S.S.P., Gurney B. A., Wilhout D.R., Mauri D. Giant magnetoresistance in soft ferromagnetic multilayers // Phys.Rev.B. 1991. V.43. P.1297-1300.

8. Monsma D.J., Lodder J.C., Popma T.J.A., Dieny B. Perpendicular hot electron spin-valve effect in a new magnetic field sensor: The spin-valve transistor // Phys.Rev.Lett. 1995. V.74. P.5260-5263.

9. Miyazaki Т., Tezuka N. Giant magnetic tunneling effect in Fe/A^Cb/Fe junction // J.Magn.Magn.Mater. 1995. V.139. P.L231-L234.

10. Jin S., Tiefel Т.Н., McCormack M., Fastnacht R.A., Ramesh R. and Chen J.H. Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La-Ca-Mn-0 films // Science. 1994. V.264. P.413-415.

11. Shapira Y., Foner S., Oliveira N. F., and Reed T.B. Resistivity and Hall effect of EuSe in fields up to 150 kOe // Phys.Rev.B. 1974. V.10. P.4765-4780.

12. Ramirez A.P. Colossal magnetoresistance // J. Phys.:Condens.Matter. 1997. V.9. P.8171-8199.

13. Bratkovsky A.M. Tunneling of electrons in conventional and half-metallic systems: Towards very large magnetoresistance // Phys. Rev. B. 1997. V.56. P.2344-2347.

14. Ирхин В.Ю., Кацнельсон М.И. Полуметаллические ферромагнетики // Успехи физических наук. 1994. Т.164. №7. С.705-724.

15. Ji Y., Chien C.L., Tomioka Y., Tokura Y. Measurement of spin polarization of singe crystals of Lao,7Sro,3Mn03 and Lao.eSro^MnCh // Phys.Rev.B. 2002. V.66. 012410.

16. Zutic I., Fabian J., Das Sarma S. Spintronics: Fundamentals and applications // Rev.Mod.Phys. 2004. V.76. P.323-410.

17. Nagaev E.L. Colossal magnetoresistance and phase separation in magnetic semicondactors. London.: Imperial College Press UK, 2002. 458 p.

18. Imada M., Fujimori A., Tokura Y. Metal-insulator transition // Rev.Mod.Phys. 1998. V.70. P. 1039-1263.

19. Coey J.M.D., Viret M., von Molnar S. Mixed-valence manganites // Adv.Phys. 1999. V.48. P.167-293.

20. Изюмов Ю.А., Скрябин Ю.Н. Модель двойного обмена и уникальные свойства манганитов // Успехи физических наук. 2001. Т.171. №2. С.121-148.

21. Каган М.Ю., Кугель К.И. Неоднородные зарядовые состояния и фазовое расслоение в манганитах // Успехи физических наук. 2001. Т.171. №6. С.577-596.

22. Coey J.M.D. Powder magnetoresistance // J.Appl.Phys. 1999. V.85. P.5576-5581.

23. Mizokawa T. and Fujimori A. Spin, charge, and orbital ordering in Mn perovskite oxides studied by model Hartree-Fock calculations // Phys.Rev.B. 1997. V.56. P.R493-R496.

24. Papaconstantopoulos D.A., Pickett W.E. Tight-binding potential approximation study of ferromagnetic La2/3Bai/3Mn03 // Phys. Rev. B. 1998. V.57. P.12751-12756.

25. Livesay E.A., West R.N., Dugdale S.B., Santi G., Jarlborg T. Fermi surface of the colossal magnetoresistance perovskite Lao^SrojMnCb // J.Phys.:Condens.Matter. 1999. V.ll. P.L279-L285.

26. Bebenin N.G., Ustinov V.V. Conduction and disorder in LaMn03-based materials // J.Phys.:Condens.Matter. 1998. V.10. P.6301-6309.

27. Бебенин Н.Г., Зайнуллина Р.И., Машкауцан B.B., Бурханов A.M., Устинов В.В., Васильев В.В., Слободин Б.В. Эффект Холла в Lao.67Bao.33Mn03 // ЖЭТФ. 1998. Т.113. №3. С.981-987.

28. Bebenin N.G., Zainullina R.I., Mashkautsan V.V., Ustinov V.V., Mukovskii Ya.M. Electronic transport in La^xSrxMnCb single-crystal manganites // Phys. Rev. B. 2004. V.69.104434.

29. Mostovshchikova E.V., Bebenin N.G., Loshkareva N.N. Volume of metallic phase in lightly doped lanthanum manganite single crystals // Phys. Rev. B. 2004. V.70. 012406.

30. Bebenin N.G., Zainullina R.I., Chusheva N.S., Ustinov V.V., Mukovskii Ya.M. Kinetic properties of an Lao.ssBao.isMnCb single-crystal // J.Phys.:Condens.Matter. 2005. V.17. P.5433-5440.

31. Bebenin N.G., Zainullina R.I., Chusheva N.S., Ustinov V.V., Mukovskii Ya.M. Hall effect and conductivity in Ьа^хВахМлОз single-crystals // J.Magn.Magn.Mater. 2006. V.300. P.elll-cll3.

32. Zainullina R.I., Bebenin N.G., Ustinov V.V., Mashkautsan V.V., Mukovskii Ya.M., Shulyatev D.A. Phase transitions in Lai.xCaxMn03 (0,2<x<0,33) single-crystal // Phys. Rev. B. 2007. V.76. 104408.

33. Бебенин Н.Г., Зайнуллина Р.И., Банникова H.C., Устинов В.В., Муковский Я.М. Кинетические эффекты в монокристалле Ьао.вгСаомвМпОз // Физика твердого тела. 2008. Т.50. Вып. 4. С.664-668.

34. Lofland S.E., Kim Р.Н., Dahiroc P. Microwave surface resistance of colossal magnetoresistance manganites // J. Phys.: Condensed Matter. 1997. V.9. P.6697-6709.

35. Schwartz A., Scheffer M., Anlage S.M. Determination of the magnetization scaling exponent for single-crystal Lao.sSro.2Mn03 by broadband microwave surface impedance measurements // Phys. Rev. В. 2000-11. V.61. No.2. P.R870-R873.

36. Dominguez M., Bhagat S.M., Lofland S.E. Giant magnetoresistance at microwave frequencies // Europhys. Lett. 1995. V.32. No.4. P.349-353.

37. Owens F.J. Giant magneto radio frequency absorption in magneto-resistive materials Lao,7(Ca,Sr)o>3Mn03 //J.Appl.Phys. 1997. V.82. P.3054-3057.

38. Searle C. and Wang S. Studies of the ionic ferromagnet (ЪаРЬ)МпОз. V. Electric transport and ferromagnetic properties // Can. J. Phys. 1970. V.48. P.2023-2031.

39. Свирина Е.П., Шляхина Л.П., Лукина M.M. Влияние замещения ионов Мп ионами Fe на электрические и магнитные свойства кристалла Еао^РЬодМпОз Н Физика твердого тела. 1982. Т.24. №.11. С.3428-3430.

40. Janes R. and Bodnar R. Synthesis and characterization of single crystal (Re, РЬ)МпОз perovskites // J. Appl. Phys. 1971. V.42. P.l500-1502.

41. Sahana M., Satyalakshmi K., Hedge M., Prasad V., and Subramanyam S. Giant magnetoresistance in Lao.6Pbo.4Mn(i-X)Tix03 films: Enhancement of magnetoresistance dueto Ti4+ substitution in Mn4+ sites // Mater. Res. Bull. 1997. V.32. P.831-837.

42. Троянчук И.О., Пастушонок C.H. Ферромагнетизм ортоманганитов АМпОз // Физика твердого тела. 1989. Т. 31. №10. С.302-304.

43. Троянчук И.О., Балыко JI.B. Магнитные свойства перовскитов Lai-хАхМпОз (А = Са2+, РЬ2+, Ва2+) // Физика твердого тела. 1989. Т.31. №4. С.292- 293.

44. Both С., Bridges F., Snyder G., Geballe Т. Evidence of magnetization-dependent polaron distortion in Lai.xAxMn03, A=Ca, Pb // Phys. Rev. B. 1996. V.54. P.R15606-R15609.

45. Shames A., Rozenberg E., Gorodetsky G., Pelleg J., Chandhuri B. Electron magnetic resonance study of polycrystalline Lao.sPbo.sMnOs // Solid State Commun. 1998. V.107. P.91-95.

46. Mahendiran R., Mahesh R., Raychaudhuri A., Rao C. Room temperature giant magnetoresistance in LabxPbxMn03 // J.Phys.D:Appl.Phys. 1995. V.28. P.1743-1745.

47. Васильев В.Г., Ивакин A.A., Фотиев A.A. Получение УВа2Си30з5 методом соосаждения из растворов // Журнал неорганической химии. 1994. Т. 39. №1. С.3-5.

48. Pinsard-Gaudart L., Rodn'guez-Carvajal J., Daoud-Aladine A., Goncharenko I., Medarde M., Smith R. I., and Revcolevschi A. Stability of the Jahn-Teller effect and magnetic study of LaMn03 under pressure // Phys.Rev.B. 2001. V.64. 064426-7.

49. Huang Q., Santoro A., Lynn J.W., Erwin W., Borchers J.A., Peng J.L., Ghosh K., and Greene R.L. Structure and magnetic order in ЬаихСахМпОз (0<X<0.33) // Phys.Rev.B. 1998. V.58. P.2684-2691.

50. Trukhanov S.V., Kasper N.V., Troyanchuk I.O., Tovar M., Szymczak H., and Baerner K. Evolution of magnetic state in the Ьа1-хСахМпОз.у (X = 0.30; 0.50) manganites depending on the oxygen content// Journal of Solid State Chemistry. 2002. V.169. P.85-95.

51. Mitchell J.F., Argyriou D.N., Potter C.D., Hinks D.G., Jorgensen J.D., Bader S.D. Structural phase diagram of LaixSrxMn03+5: Relationship to magnetic and transport properties // Phys.Rev.B. 1996. V.54. P.6172-6183.

52. Beznosov A.B., Desnenko V.A., Fertman E.L., Ritter C., Khalyavin D.D. Magnetic and neutron diffraction study of Ьаг/зВашМпОз perovskite manganite // Phys.Rev.B. 2003. V.68. 054109-11.

53. Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Cryst.A. 1976. V.32. P.751-767.

54. Кучис E.B. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования. М.: Радио и связь, 1990. 264 с.57. http://www.qdusa.com/products/squid.html

55. Arrott A. Criterion for ferromagnetism from observation of magnetic isotherms //

56. Phys.Rev. 1957. V.108. No.6. P.1394-1396.

57. Kouvel J.S., Fisher M.E. Detailed behavior of nickel near its Curie point // Phys.Rev. 1964. V.136. N0.6A. P.A1626-A1632.

58. Kamata K., Nakajima Т., Hayashi Т., and Nakamura T. Nonstoichiometric behavior and phase stability of rare earth manganites at 1200°C: (1). LaMn03 // Mater. Res. Bull. 1978. V.13. P.49-54.

59. Naramura Т., Petzow G., Gauckler LJ. Stability of the perovskite phase ЬаВОз (В = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) in reducing atmosphere // Mat.Res.Bull. 1979. V.14. P.649-659.

60. Kuo J.H., Anderson H.U., Sparlin D.M. Oxidation-reduction behavior of undoped and Sr doped LaMn03. Nonstoichiometry and defect structure // J.Solid State Chem. 1989. V.83. P.52—60.

61. Nowotny J., Rekas M. Defect chemistry of (La,Sr)Mn03 // J.Am.Ceram.Soc. 1998. V.81. No.l. P.67-80.

62. Mott N.F., in: Metal-insulator Transitions. London: Taylor & Francis, 1990.238p.

63. Pickett W.E. and Singh DJ. Magnetoelectronic and Magnetostructural Coupling in the Lai .^Са^МпОз System // Europhys.Lett. 1995. V.32. P.759-764.

64. Fontcuberta J., Marti'nez В., Seffar A., Pinol S., Garci'a-Munoz J. L., and Obradors X. Colossal magnetoresistance of ferromagnetic manganites: Structural tuning and mechanisms // Phys.Rev.Lett. 1996. V.76. P.l 122-1125.

65. Senaris-Rodriguez M.A. and Goodenough J.B. Magnetic and Transport Properties of the System Lai^Sr^Co03.6 (0 < x < 0.50) // J.Solid State Chem. 1995. V.l 18. P.323-336.

66. Chapin, D.S., Kafalas, J.A. and Honig, J.M. Electrical Properties of Ferromagnetic CrO*189 <х< 2.02) // J.Phys. Chem. 1965. V.69. P.1402-1409.74. . Oseroff, S.B., Torikachvili, M., Singley, J., Ali, S., Cheong, S.-W. and Schultz, S.

67. Evidence for collective spin dynamics above the ordering temperature in Lai.xCaxMn03+s //Phys.Rev.B. 1996. V.53. P.6521-6525.

68. Грабой И.Э., Кауль A.P., Метлин Ю.Г. Химия и технология высокотемпературных сверхпроводников // Итоги науки и техники. Серия «Химия твердого тела». М.: ВИНИТИ, 1989. Т. 6. 143с.

69. Conder К., Kaldis Е., Maciejewski М. Oxygen isotope exchange kinetics and site-selective oxygen substitution in YBa2Cu31807-x // Physica C. 1993. V.210. P.282-288.

70. Yasuda I., Ogasawara K., Hishinuma M. Oxygen tracer diffusion coefficient of (La,Sr)Mn03±5 // Solid State Ionics. 1996. V.86-88. P.l 197-1201.

71. Akther Hossain A.K.M., Cohen L.F., Kodenkandeth Т., MacManus-Driscoll J. and Alford N.McN. Influence of oxygen vacancies on magnetoresistance properties of bulk Ьао.б7Сао.ззМпОз.5// J.Magn.Magn.Mater. 1999. V.195.No.l. P.31-36.

72. Millis A., Littlewood P., Shaiman B. Double exchange alone does not explain the resistivity of Lai.xSrxMn03 // Phys.Rev.Lett. 1995. V.74. No.25. P.5144-5147.

73. Garcia-Munoz J., Fontcuberta J., Martinez В., Seffar A., Pinol S., and Obrados X. Magnetic frustration in mixed valence manganites // Phys.Rev.B. 1997. V.55. P.R668-R671.

74. Hwang H.Y., Palstra T.T.M., Cheong S-W., Batlogg B. Pressure effects on the magnetoresistance in doped manganese perovskites // Phys.Rev. B. 1995. V.52. P.15046-15049.

75. De Teresa J.M., Ibarra M.R., Garcia J. Spin-glass insulator state in (ТЬ-Ьа^/зСашМпОз perovskite // Phys.Rev.Lett. 1996. V.76. No.18. P.3392-3395.

76. Rodriguez-Martinez L.M., Attfield J.P. Cation disorder and size effects in magnetoresistive manganese oxide perovskites // Phys.Rev. B. 1966. V.54. P.R15622-R15625.

77. Urushibara A., Moritomo Y., Arima Т., Asamitsu A., Kido G., Tokura Y. Insulator metal transition and giant magnetoresistance in Lai.xSrxMn03 // Phys.Rev.B. 1995. V.51. No.20. P.14103-14109.

78. Nordman C.A., Achutharaman V.S., Vas'ko V.S., Krans P.A., Ruosi A.R., Kadin A.M., Goldman A.M. Magnetic and electrical properties of the ferrimagnet Dyo.67Cao.3oMn03±^ // Phys. Rev. B. 1996. V.54. P.9023-9026.

79. Fontcuberta J., Martinez В., Garcia-Munoz J.L., Seffar A., Pinol S., Roig A., Molins E., Obradors X. High magnetic polarizability of magnetoresistive manganese oxides // Solid State Commun. 1996. V.97. P.1033-1038.

80. Jia Y. Crystal radii and effective ionic radii of the rare earth ions // J.Sold State Chem. 1991. Y.95. P.184-187

81. Maignan A., Simon C., Caignaert V., Raveau B. Colossal magnetoresistance properties of the manganese perovskites Laoj-xYxCaojMnCb-s // J.Appl.Phys. 1996. V.79. No. 10. P.7891-7895.

82. Martinez В., Fontcuberta J., Seffar A., Garcia-Munoz J., Pinol S., Obrados X. Spin-disorder scattering and localization in magnetoresistive (Lai -xYx)2/3Cai /зМпОз perovskites //Phys.Rev.B. 1996. V.54. No.14. P.10001-10007.

83. Moritomo Y., Asamitsu A., Tokura Y. Pressure effect on the double-exchange ferromagnet Lai.xSrxMn03 (0.15<X<0.5) // Phys.Rev.B. 1995. V.51. No.22. P. 16491-16494.

84. Moritomo Y., Kuwahara H., Tokura Y. Bandwidth- and doping -dependent pressure effects on the ferromagnetic transition in perovskite manganites // J.Phys.Soc.Japan. 1997. V.66. No.3. P.556-559.

85. Laukhin V., Fontcuberta J., Garcia-Munoz J.L., and Obradors X. Pressure effects on the metal-insulator transition in magnetoresistive manganese perovskites // Phys.Rev.B. 1997. V.56. P.R10009-R10012.

86. Neumeier J.J., Hundley M.F., Thompson J.D., and Heffher R.H. Substantial pressure effects on the electrical resistivity and ferromagnetic transition temperature of Laj. xCaxMn03 // Phys.Rev.B. 1995. V.52. P.R7006-R7009.

87. Медведева И.В. Влияние давления на стабильность электронных и магнитных состояний систем на основе 3d я 4/ - элементов. Дисс. д-ра физ.-мат. наук. Екатеринбург.: ИФМ УрО РАН, 2006. 381 с.

88. Hwang H.Y., Palstra T.T.M., Cheong S-W., Batlogg M. Pressure effects on the magnetoresistance in doped manganese perovskites // Phys.Rev.B. 1995. V.52. P.25046-15049.

89. Neumeier J.J., Hundley M.F., Thompson J.D., Heffher R.H. Substantial pressure effects onthe electrical resistivity and ferromagnetic transition temperature of Lai-хСахМпОз // Phys.Rev.B. 1995. V.52. P.7006-7009.

90. Medvedeva I.V., Barner K., Rao G.H., Hamad N., Beresnev Yu.S., Sun J.R. Pressure dependence of the metal-insulator transition temperature of Lao.7Cao.3Mnix(Fe/Ge)x03 perovskites // Physica B. 2000. V.292. P.250-256.

91. Arnold Z., Kamenev K., Ibarra M.R., Algarabel P.A., Marquina C., Blasco J., Garcia J. Pressure effect on yttrium doped Ьао.боУо.о7Сао.ззМп03 compound // Appl.Phys.Lett. 1995. V.67. No. 19. P.2875-2877.

92. Мотт H., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир, 1982. В 2-х томах. Том 1 368 с. Том 2 663 с.

93. Gastner T.G., in "Hopping transport in solids". Ed. byM.Pollak, B.Shklovskii. Amsterdam: North Holland, 1991.247 p.

94. Furukawa N. Magnetic Transition Temperature of (La,Sr)MnC>3 // J.Phys.Soc.Jpn. 1995. V. 64. P.2754-2757.

95. Xu J., Tang W.H., Liang J.K. Influence of a site local moments on ferromagnetic transition temperature in perovskite manganites // Sol.State Comm. 1997. V.104. P.713-716.

96. Hwang H., Cheong S., Ong N. Spin-polarized tunneling in La2/3Sri/3MnC>3 // Phys.Rev.Letters. 1996. V.77. No. 10. P.2041-2044.

97. Lee S., Hwang H., Shraiman B. Intergrain magnetoresistance via second-order tunneling in perovskite manganites // Phys.Rev.Letters. 1999. V.82. No.22. P.4508-4511.

98. Viret M., Nassar J., Drouet M. Spin polarized tunneling as a probe of half metallic ferromagnetism in mixed valence manganites // J.Magn.Magn.Mater. 1999. V. 198-199. P.l-5.

99. Mathur N., Burnell G., Isaac S. Large low-field magnetoresistance in ЕаолСао.зМпОз induced by artificial grain boundaries // Nature. 1997. V.387. P.266-268.

100. Balcells L., Fontcuberta J., Martinez B. Magnetic surface effects and low-temperature magnetoresistance in manganese perovskites // J.Phys.:Condens.Matter. 1998. V.10. P.1883-1890.

101. Poirson A., Decorse P., Caboche G. A dilatometric study of the Lao.sSro^MnCb sintering behavior // Solid State Ionics. 1997. V.99. No.3-4. P.287-295.

102. Klein J., Hofener C., Uhlenbruck S. On the nature of grain boundaries in the colossalmagnetoresistive manganites I I Europhysics Letters. 1999. V.47. No.3. P.371-376.

103. Ziese M. Grain-boundary magnetoresistance in manganites: Spin-polarized inelastic tunneling through a spin-glass-like barrier // Phys.Rev.B. 1999. V.60. No.2. P.R378-R741.

104. Borges R.P., Guichard W., Lunney J.G. Magnetic and electric "dead" layers in (Lao.7Sro.3)Mn03 thin films // J.Appl.Phys. 2001. V.89. No.7. P.3868-3873.

105. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Пер. с японского. М.: Мир, 1987. 419 с.

106. Korolyov А.V., Arkhipov V.Ye., Gaviko V.S. Magnetic properties and magnetic states in Lao.gSro.iMnCb //J.Magn.Magn.Mater. 2000. V.213. P.63-74.

107. Steren L.B., Sirena M., and Guimpel J. Magnetic ordered phase in Lao.6Sro.4Mn03 ferromagnets // Phys.Rev.B. 2002. V.65. 094431.

108. Lyu P., Xing D.Y., Dong J. Spin-polarized intergrain tunneling model for low-field magnetoresistance in polycrystalline manganites // J.Magn.Magn.Mater. 1999. V.202. No.2-3. P.405-409.

109. Lyu P., Xing D.Y., Dong J. Tunneling magnetoresistance in mixed-valence manganite tunnel junctions // Phys.Rev.B. 1998. V.58. No.l. P.54-57.

110. Guinea F. Spin-flip scattering in magnetic junctions // Phys.Rev.B. 1998. V.58. No. 14. P.9212-9216.

111. Lyu P., Xing D.Y., Dong J. Temperature dependence of tunneling magnetoresistance in manganite tunnel junctions // Phys.Rev.B. 1998. V.60. No.6. P.4235-4239.

112. Zhang S., Levy P.M., Marley A.C. Quenching of magnetoresistance by hot electrons in magnetic tunnel junctions // Phys.Rev.Lett. 1997. V.79. No.19. P.3744-3747.

113. De Teresia J.M., Barthelemy A., Fert A. Inverse tunnel magnetoresistance in Co/SrTiCV Lao.7Sro.3Mn03: a new ideas on spin-polarized tunneling // Phys.Rev.Lett. 1999. V.82. No.21. P.4288-4291.

114. De Teresia J.M., Barthelemy A., Contour J.P. Manganite-based magnetic tunnel junctions: new ideas on spin-polarized tunneling // J.Magn.Magn.Mater. 2000. V.211. No. 1-3. P. 160166.

115. Tyagi S.D., Lofland S.E., Dominguez M. Low-field microwave magnetoabsorption in manganites //Appl.Phys.Lett. 1996. V.68. No.20. P.2893-2895.

116. Ландау Д.Д., Лифшиц E.M. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 620 с.

117. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит, 1994. 464 с.

118. Joseph R.I. Schliomann Е. Demagnetizing field in nonellipsoidal bodies // J.Appl.Phys. 1965. V.36. No.5. P.1579-1593.

119. Ramachandran J.C., Bhagat S.M., Peng J.I., Rubinstein M. FMR of powder

120. Ьао.7Сао.зМпОз // Solid State Commrni. 1995. V.96. P.127-129.

121. Lofland S.E., Bhagat S.M., Ju H.L. Ferromagnetic resonance and magnetic homogeneity in a giant magnetoresistance material Еаг/зВа^МпОз // Phys.Rev.B. 1995. V.52. No.21. P.15058-15061.

122. Altman J. Microwave circuits. Princeton: van Nostrand, 1964. 484 p.

123. Poole C. Electron Spin Resonance. New York: Interscience Publishers, 1967. 168 p.

124. Yager W. Additional ferromagnetic resonance absorption measurements on supermalloy // Phys. Rev. 1949. V.75. P.316-317.

125. Frait Z. and McFaden H. Ferromagnetic resonance in metals. Frequency dependence // Phys. Rev. 1965. V.139. P.A1173-A1181.

126. De Wames R. and Wolfram T. Spin-wave resonance in conducting films: Parallel resonance // Jpn.J.Appl. Phys. 1974. V.13. P.68-78.

127. Каганов М.И, Пааш Г. Импеданс ферромагнитного металла вблизи антирезонанса // ЖЭТФ. 1976. Т.70. №6. С.1112-1119.

128. Kittel С. and Herring С. Effect of exchange interaction on ferromagnetic microwave resonance absorption // Phys. Rev. 1950. V.77. P.725-726.

129. Туров E.A. Особенности ферромагнитного резонанса в металлах. М.: Главная редакция литературы по физике и математике, 1961. 343 с.

130. Frait Z. and Fraitova D. Ferromagnetic resonance and surface anisotropy in iron single crystals //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1980. V. 15-18. P. 1081-1082.

131. Shames A.I., Rosenberg E., Gorodetsky G. Electron magnetic resonance study of polycrystalline Lao.5Pbo.5Mn03 // Solid State Commun. 1998. V.107. No.3. P.91-95.

132. Shames A.I., Rosenberg E., Gorodetsky G. Experimental ESR studies of nano-size magnetic heterogeneities in polycrystalline Lao.sPbo.sMnOs and Lai.34Sno.66Mn207 // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V.203. No.1-2. P.259-261.

133. Respaud M., Martinez В., Balcells L. Magnetic surface anisotropy and magnetoresistance in polycrystalline manganese perovskites // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V.203. No.1-2. P.100-101.

134. Гейнрих Б., Мещеряков В.Ф. Прохождение электромагнитной волны через ферромагнитный металл в области антирезонанса // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т.9. .№11. С.618-622.

135. Браун У.Ф. Микромагнетизм. М.: Наука, 1979. 159 с.

136. Lofland S.E., Ray V., Kim Р.Н., Bhagat S.M., Manheimer M.A., Tyagi S.D. Magnetic phase transition in LaojSrojMnOs: Microwave studies// Phys.Rev.B. 1997. V.55. No.5. P.2749-2751.

137. Celinski Z., Urquhart K.B., Heinrich B. Using ferromagnetic resonance to measure the magnetic moments of ultrathin films // Journal of Magnetism and Magnetic Materials.1997. V.l66. P.6-26.

138. Семенов P.А. Техническая электродинамика. M.: Связь, 1973. 480 с.

139. Поморцев P. В. Электропроводность перколяционной системы в условиях нормального скин-эффекта // Физика металлов и металловедение. 1996. Т.82. №1. С.159-161.

140. Atkinson D., Squire Р.Т. Phenomenological model for magnetoimpedance in soft ferromagnets // J.Appl.Phys. 1998. V.83. P.6569-6571.

141. Писарев P.B. Магнитное упорядочение и оптические явления в кристаллах, в кн. "Физика магнитных диэлектриков", под ред. Г.А.Смоленского. Ленинград: Наука, 1974.454 с.

142. Аркадьев В.К. Электромагнитные процессы в металлах. ч.2. Москва-Ленинград: ОНТИ, 1936. 304 с.

143. Dagotto Е. Nanoscale phase separation and colossal magnetoresistance. Berlin: Springer-Verlag, 2002. 452 p.

144. Manella N., Rosenhahn A., Booth C.H., Marchesini S., Mun B.S., Yang S.-H., Ibrahim K., Tomioka Y., and Fadley C.S. Direct observation of high-temperature polaronic behavior in colossal magnetoresistive manganites // Phys.Rev.Lett. 2004. V.92. 166401.

145. Zener C. Interaction between the <i-shells in the transition Metals. II. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Phys. Rev. 1951. V.82. No.3. P.403-405.

146. Moritomo Y., Akimoto Т., Nakamura A., Ohoyama K., and Ohashi M. Antiferromagnetic metallic state in the heavily doped region of perovskite manganites // Physical Review B.1998. V.58. No.9. P.5544-5549.

147. De Teresa J.M., Ibarra M.R., Algarabel P.A., Ritter C., Marquina C., Blasco J., Garcia J., del Moral A., Arnold Z. Evidence for magnetic polarons in the magnetoresistive perovskites // Nature. 1997. V.386. P.256-259.

148. Adams C.P., Lynn J.W., Mukovskii Y.M., Arsenov A.A., Shulyatev D.A. Charge ordering and polaron formation in the magnetoresistive oxide LaojCaojMnCb // Phys.Rev.Lett. 2000. V.85. No. 18. P.3954-3957.

149. Kim K.H., Uehara M., Cheong S-W. High-temperature charge-ordering fluctuations in manganites // Phys.Rev.B. 2000. V.62. No. 18. P.R11945-R11498.

150. Downward L., Bridges F., Bushart S., Neumeier J.J., Dilley N., Zhou L. Universal relationship between magnetization and changes in the local structure of Lai-хСахМпОз: Evidence for magnetic dimers // Phys.Rev.Lett. 2005. V.95.106401.

151. Salamon M.B., Lin P., Chun S.H. Colossal magnetoresistance is a Griffiths singularity // Phys.Rev.Lett. 2002. V.88. 197203.

152. Salamon M.B., Chun S.H. Griffiths singularities and magnetoresistive manganites // Phys.Rev.B. 2003. V.68. 014411.

153. Burgy J., Mayr M., Martin-Mayor V., Moreo A., Dagotto E. Colossal effects in transition metal oxides caused by intrinsic inhomogeneities // Phys.Rev.Lett. 2001. V.87. 277202.

154. Burgy J., Moreo A., Dagotto E. Relevance of cooperative lattice effects and stress fields in phase-separation theories for CMR manganites // Phys.Rev.Lett. 2004. V.92. 097202.

155. Enokizono M., Takeshima Y. Measurement system of alternating magnetic properties under DC-biased field // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2000. V.215-216. P.704-707.

156. Esposito N., Musolino A., Raugi M. Equivalent Network Model for Magnetic Field and Circuital Analysis of Transformers Including Hysteresis Effects // IEEE Trans, on Magnetics. 1996. V.32. No.3. P. 1094-1097

157. Bertotti G., Fiorillo F., Pasquale M. Reversible and irreversible magnetization in soft iron-based polycrystalline materials // J.App.Phys. 1991. V.69. P.5930-5932

158. Jifan Hu, Hongwei Qin, Yarning Zhang. Giant magnetoimpedance effect in La-Ba-Mn-0 oxide // Materials Science and Engineering B. 2000. V.77. P.280-281 Нейман JI.P., Демирчян K.C. Теоретические основы электротехники, т.1. Ленинград: Энергия, 1967. 522 с.

159. Поливанов К.М. Ферромагнетики. М.: ГЭИ, 1957. 256 с.

160. Лангваген Е.Н. Методы экспериментального определения дифференциальных магнитных проницаемостей ферромагнетиков при сложном намагничивании // Известия ВУЗов. Электромеханика. 1970. №3. С.250-256.

161. Черкасов А.Н., Дмитренко В.Ю. Динамика перемагничивания Lao^sSro^Mni^Cb керамики и никель-цинкового феррита в сложных пульсирующих поля // Журнал технической физики. 2006. Т.76. №6. С.62-67.

162. Slama J., Yicen R., Krivosik P., Gruskova A., Dosoudil R. Magnetic permeability study of composite magnetopolymers // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V.196-197. P.359-361

163. Serpico С., d'Aquino M., Bertotti G., Mayergoyz I.D. Analysis of quasiperiodic Landau-Lifshitz-Gilbert dynamics // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2004. V.272-276. P.734-735

164. Roshko R.M., Xi L. Modeling the irreversible response within the ferromagnetic phase of LaojSro,зМпОз // J.Appl.Phys. 2003. V.93. P.6653-6655.

165. Nicolis J.S. Dynamics of Hierarchical Systems. An Evolutionary Approach. Berlin: Springer, 1986.237 p.

166. Пономарев Ю.Ф. Влияние магнитного гистерезиса на выходной сигнал магнитомодуляционных преобразователей с поперечным возбуждением. I. Эксперимент //Дефектоскопия. 2002. №5. С.3-14

167. Пономарев Ю.Ф. Расчет четных гармоник ЭДС в обмотке тороидального сердечника, подмагничиваемого внешним постоянным полем, с учетом магнитного гистерезиса // Дефектоскопия. 1988. №1. С.42-50

168. Ziese М. Extrinsic magnetotransport phenomena in ferromagnetic oxides // Rep. Prog.189.190.191.192.193.194.195.196.197.198,199,200,201,202203

169. Phys. 2002. V.65. P. 143-249.

170. Biswas A., Rajeswari M., Srivastava R.C. Strain-driven charge-ordered state in Ьао.б7Сао.ззМп03 //Phys.Rev.B. 2001. V.63. 184424.

171. Wang X.L., Horvat J., Liu H.K. Spin-glass state in УолСаозМпОз // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1998. V.182. No. 1-2. P.L1-L4.

172. Yunoki S. and Moreo A. Static and dynamical properties of the ferromagnetic Kondo model with direct antiferromagnetic coupling between the localized tig electrons // Phys.Rev.B. 1998. V.58. No.10. P.6403-6413.

173. Dagotto E., Yunoki S., Malvezzi A.L. Ferromagnetic Kondo model for manganites: Phase diagram, charge segregation, and influence of quantum localized spins // Phys.Rev.B. 1998. V.58. No. 10. P.6414-6427.

174. Varelogiannis G. Ferromagnetism and colossal magnetoresistance from phase competition //Phys.Rev.Lett. 2000. V.85. No. 19. P.4172-4175.

175. Golosov D.I., Norman M.R., and Levin K. A theory of magnets with competing double exchange and superexchange interactions // Cond.matt. 9712094.

176. Moreo A., Mayr M., Feiguin A. Giant cluster coexistence in doped manganites and other compounds // Phys.Rev.Lett. 2000. V.84. No.24. P.2268-5571.

177. Alonso J.L., Capitan J.A., Fernandez L.A. Monte Carlo determination of the phase diagramof the double-exchange model // Phys.Rev.B. 2001. V.64. 054408.

178. Михалев K.H., Лекомцев C.A., Геращенко А.П. Микроскопическое фазовоерасслоение в монокристалле Lao.gMnCb по данным ЯМР 139La, 55Мп и магнитнойвосприимчивости // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т.72. №12. С.867-871.

179. Ranno L., Llobet A., Tiron R., and Favre-Nicolin E. Strain-induced magnetic anisotropy inepitaxial manganite films // Appl.Surf.Sci. 2002. V.188. P.170-175.

180. Van Tendeloo G., Lebedev O.I., Hervieu M., and Raveau B. Structure and microstructureof colossal magnetoresistant materials // Rep. Prog. Phys. 2004. V.67. P. 1315-1365.

181. Сухоруков Ю.П., Лошкарева H.H., Ганыпина E.A., Родин И.К., Мостовщикова Е.В.,

182. Кауль А.Р., Горбенко О.Ю., Босак А.А., Москвин А.С., Зенков Е.В. Электроннаяструктура и разделение фаз в плёнках ЬахМпОз (0,87<х<1,10): оптические имагнитооптические данные //ЖЭТФ. 2003. Т. 123. № 1. С.293-304.

183. Steren L.B., Sirena M., and Guimpel J. Magnetic ordered phase in La0.6Sr0.4MnO3 ferromagnets // Phys.Rev.B. 2002. V.65.094431.

184. De Teresa J.M., J.Blasco J., Ibarra M.R. Correlation between magnetovolume and giant magnetoresistance effects in doped ЬамСашМпОз perovskites // J.Appl.Phys. 1996. V. 79.No.8. P.5175-5177.

185. Srinivasan G., Rasmussen E.T., Levin B.J., Magnetoelectric effects in bilayers ad mltilayers of magnetostrictive and piezoelectric perovskite oxides // Phys.Rev. B. 2002. V.65. 134402.

186. Gaunt P. Ferromagnetic domain wall pinning by a random array of inhomogeneities // Philosophical Magazine. 1983. V.48. No.3. P.261-276.

187. Gupta A., Gong G.Q., Gang Xiao Grain-boundary effects on the magnetoresistance properties of perovskite manganite films // Phys.Rev.B. 1996. V.54. No.22. P.15629-19632.

188. Ziese M., Sena S.P., Blythe H.J. Magnetoresistance and magnetic viscosity of Lao б7Сао.ззМпОз films // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V.202. P. 292-300.

189. Parkin S., Li Z., Smith D. Giant magnetoresistance in antiferromagnetic Co/Cu multilayers //Appl.Phys.Lett. 1991. V.58. P.2710-2712.

190. Brug J., Anthony Т., Nickel J. Magnetic recording head materials // Mater.Res.Soc.Bull. 1996. V.21. P.23-27.

191. Horwitz J., Chrisley D., Dorsey P., Knauss L., Pond J., Wilson M., Osofsky M., Qadri S., Caulfield J., Auyeung R. Pulsed laser deposition of electronic ceramics // Nuclear Instr.Meth.B. 1997. V.121. P.371-377.

192. Balcells L„ Enrich R., Mora J., Calleja A., Fontcuberta J., Obrados X. Manganese perovskites: Thick-film based position sensors fabrication // Appl.Phys.Lett. 1996. V.10.

193. Primdahl F. The fluxgate mechanism. Part I. The gating curves of parallel and orthogonal fluxgates // ШЕЕ Trans. Magnetics. 1970. V.6. P.376-379.

194. Forster F. Magnetic gradient detector with means for adjusting the parallelism of the sensors // USA Patent 3982179.1976. September 21.

195. Hayashi H., Igarashi Y., Hayashi Т., Shimura Т., Kawabe K. Gradiometer apparatus with compensation coils for measuring magnetic fields // USA Patent 5113136. 1992. May 12.