Нелинейная связь между током и напряжением в допированных никелем лантан-стронциевых поликристаллических манганитах

Авторы

  • Баделин А.Г. Астраханский государственный университет, ул. Татищева, 20а, Астрахань, 414056, Российская Федерация ORCID 0000-0002-1276-840X
  • Бич Г.В. Астраханский государственный университет, ул. Татищева, 20а, Астрахань, 414056, Российская Федерация ORCID 0000-0001-6882-9550
  • Карпасюк В.К. Астраханский государственный университет, ул. Татищева, 20а, Астрахань, 414056, Российская Федерация ORCID 0000-0002-5154-2171
  • Шапошников П.А. Астраханский государственный университет, ул. Татищева, 20а, Астрахань, 414056, Российская Федерация ORCID 0000-0002-4586-6786
  • Эстемирова С.Х. Астраханский государственный университет, ул. Татищева, 20а, Астрахань, 414056; Институт металлургии Уральского отделения РАН, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016, Российская Федерация ORCID 0000-0001-7039-1420

УДК

538.91+537.311.3

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-19-1-75-81

Аннотация

Синтезированные манганиты La3+0,81+xSr2+0,19-xMn3+0,81-xMn4+0,19Ni2+xO2-3 (x = 0,100; 0,125) имеют ромбоэдрическую структуру, являются ферромагнитными с точками Кюри 216 и 181 К, соответственно, и проявляют полупроводниковый характер проводимости в интервале температур 110–200 К. Манганит с содержанием никеля 0,100 ф.е. при T = 112 K обладает N-образной вольтамперной характеристикой (ВАХ).

У манганита La0,935Sr0,065Mn0,875Ni0,125O3 при 122 К впервые обнаружена ВАХ с двумя участками отрицательного дифференциального сопротивления разного вида, на которых dU < 0 при dI > 0 и dI < 0 при dU > 0. В области температур 132–172 К этот манганит обладает S-образными ВАХ.

Полученные экспериментальные данные объясняются конкурирующими эффектами локального саморазогрева образцов и изменения параметров зонной структуры манганита при повышении напряжения с учетом роли микронеоднородностей, возможности образования токовых каналов и туннелирования носителей заряда между областями с различной плотностью состояний.

Ключевые слова:

ромбоэдрическая структура, точка Кюри, полупроводники, вольтамперные характеристики N- и S-типа, два различных участка отрицательного дифференциального сопротивления

Информация об авторах

Алексей Геннадьевич Баделин

канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник научно-образовательного центра функциональных магнитных материалов Астраханского государственного университета

e-mail: alexey_badelin@mail.ru

Геннадий Валентинович Бич

канд. хим. наук, заведующий лабораторией материаловедения и технического контроля Астраханского государственного университета

e-mail: gvbich@mail.ru

Владимир Корнильевич Карпасюк

д-р. физ.-мат. наук, профессор, директор–научный руководитель научно-образовательного центра функциональных магнитных материалов Астраханского государственного университета

e-mail: vkarpasyuk@mail.ru

Павел Александрович Шапошников

аспирант кафедры материаловедения и технологии сварки Астраханского государственного университета

e-mail: pashapo84@mail.ru

Светлана Хусаиновна Эстемирова

канд. хим. наук, старший научный сотрудник научно-образовательного центра функциональных магнитных материалов Астраханского государственного университета; старший научный сотрудник лаборатории статики и кинетики процессов Института металлургии УрО РАН

e-mail: esveta100@mail.ru

Библиографические ссылки

  1. Belich N., Udalova N., Semenova A., Petrov A., Fateev S., Tarasov A., Goodilin E. Perovskite puzzle for revolutionary functional materials. Front. Chem., 2020, vol. 8, p. 550625. DOI 10.3389/fchem.2020.550625
  2. Bebenin N.G., Zainullina R.I., Ustinov V.V. Colossal magnetoresistance manganites. Physics-Uspekhi, 2018, vol. 61, iss. 8, pp. 719–738. DOI 10.3367/UFNe.2017.07.038180
  3. Dagotto E. Open questions in CMR manganites, relevance of clustered states and analogies with other compounds including the cuprates. New J. of Phys., 2005, vol. 7 DOI 10.1088/1367-2630/7/1/067
  4. Guha A., Khare N., Raychaudhuri A.K., Rao C.N.R. Magnetic field resulting from nonlinear electrical transport in single crystals of charge-ordered Pr0.63Ca0.37MnO3. Phys. Rev. B, 2000, vol. 62, p. R11941(R). DOI 10.1103/PhysRevB.62.R11941
  5. Kamilov I.K., Aliev K.M., Ibragimov Kh.O., Abakarova N.S. N-shaped voltage-current characteristic and current oscillations in Sm1-xSrxMnO3 manganite. JETP Lett. 2003, vol. 78, pp. 485–487. DOI 10.1134/1.1637699
  6. Karpasyuk V.K., Badelin A.G., Smirnov A.M., Sorokin V.V., Evseeva A., Doyutova E., Shchepetkin A.A. N-type current-voltage characteristics of manganites. J. Phys. Conf. Ser., 2010, vol. 200, p. 052026. DOI 10.1088/1742-6596/200/5/052026
  7. Abdel-Latif I.A. Rare earth manganites and their applications. J. Phys., 2012, vol. 1, iss. 3, pp. 15–31.
  8. Koroleva L.I., Demin R.V., Kozlov A.V., Zashchirinskii D.M., Mukovskii Ya.M. Relation between giant volume magnetostriction, colossal magnetoresistance, and crystal lattice softening in manganites La1-xAyMnO3 (A = Ca, Ag, Ba, Sr). J. Exp. Theor. Phys., 2007, vol. 104, iss. 1, pp. 76–86.
  9. Karpasyuk V.K., Badelin A.G., Derzhavin I.M., Merkulov D.I. Systems of manganites with enhanced electromagnetic parameters. Inorg. Mater. Appl. Res., 2018, vol. 9, iss. 5, pp. 807–812. DOI 10.1134/S2075113318020132
  10. Koroleva L.I., Morozov A.S., Zhakina E.S., Batashev I.K., Balbashov A.M. A new method of increasing thermopower in doped manganites. Tech. Phys. Lett., 2016, vol. 42, pp. 652–655. DOI 10.1134/S1063785016060237
  11. Karpasyuk V., Smirnov A., Badelin A. Ceramic manganites with contacts of various metals in magnetic field sensors. World Appl. Sci. J., 2014, vol. 32, iss. 10, pp. 2028–2031. DOI 10.5829/idosi.wasj.2014.32.10.1295
  12. Volkov N.V. Spintronics: manganite-based magnetic tunnel structures. Physics-Uspekhi, 2012, vol. 55, iss. 3, pp. 250–269. DOI 10.3367/UFNe.0182.201203b.0263
  13. Wu X.D., Suzuki K., Cochrane J., Markovich V., Gorodetsky G. Effect of electrical current on magnetic and transport properties of single-crystalline La0.82Ca0.18MnO3. IEEE Trans. Magn., 2010, vol. 46, iss. 6, pp. 1705–1707. DOI 10.1109/TMAG.2010.2044755
  14. Fisher B., Genossar J., Patlagan L., Reisner G.M. Electric-field effects in resistive oxides: facts and artifacts. EPJ Web of Conf., 2013, vol. 40, p. 15009. DOI 10.1051/epjconf/20134015009
  15. Shaykhutdinov K.A., Popkov S.I., Balaev D.A., Semenov S.V., Bykov A.A., Dubrovskiy A.A., Sapronova N.V., Volkov N.V. Non-linear current–voltage characteristics of (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 single crystals: Possible manifestation of the internal heating of chargecarriers. Phys. B: Condens. Matter., 2010, vol. 405, iss. 24, pp. 4961–4965. DOI 10.1016/j.physb.2010.09.043
  16. Tulina N.A., Uspenskaya L.S., Sirotkin V.V., Mukovskii Y.M., Shulyatev D.A. Intrinsic inhomogeneities and effects of resistive switching in doped manganites. Phys. C: Supercond. Appl., 2006, vol. 444, iss. 1–2, pp. 19–22. DOI 10.1016/j.physc.2006.05.081
  17. Povzner A.A., Volkov A.G. Influence of voltage on magnetization of ferromagnetic semiconductors with colossal magnetoresistance. J. Magn. Magn. Mater., 2017, vol. 432, pp. 466–471. DOI 10.1016/j.jmmm.2017.01.104
  18. Moshnyaga V., Gehrke K., Lebedev O.I., Sudheendra L., Belenchuk A., Raabe S., Shapoval O., Verbeeck J., Tendeloo G. Van, Samwer K. Electrical nonlinearity in colossal magnetoresistance manganite films: Relevance of correlated polarons. Phys. Rev. B, 2009, vol. 79, p. 134413. DOI 10.1103/PhysRevB.79.134413
  19. Kowalik M., Tokarz W., Kolodziejczyk A. Electronic Band Structures of La2/3Pb1/3Mn2/3(Fe,Co,Ni)1/3O3. Acta Phys. Pol. A, 2015, vol. 127, pp. 251–253. DOI 10.12693/APhysPolA.127.251

Загрузки

Выпуск

2022. Том 19. № 1

Раздел

Физика

Страницы

75-81

Отправлено

2022-01-21

Опубликовано

2022-03-30

Как цитировать

Баделин А.Г., Бич Г.В., Карпасюк В.К., Шапошников П.А., Эстемирова С.Х. Нелинейная связь между током и напряжением в допированных никелем лантан-стронциевых поликристаллических манганитах // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2022. Т. 19, №1. С. 75-81. DOI: https://doi.org/10.31429/vestnik-19-1-75-81

Copyright (c) 2022 Баделин А.Г., Бич Г.В., Карпасюк В.К., Шапошников П.А., Эстемирова С.Х.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.