Structure, magnetic and electrical properties of Ln_2/3Pb_1/3MnO₃ (Ln = La, Pr, Nd) films

ISSN： 1208-6045

Source： Canadian Journal of Physics, Vol.86, Iss.6, 2008-06, pp. : 829-833

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Abstract

Ln_2/3Pb_1/3MnO₃ (Ln = La, Pr, Nd) films deposited on single crystal LaAlO₃ substrate were fabricated using the RF magnetron sputtering method. The X-ray diffraction results of bulk targets indicate that with the decrease of the average ion radius < r_A >, the structure transits from the rhombohedral to the orthorhombic phase. The magnetic properties show that there is a transition from the ferromagnetic to the paramagnetic state with the increase in temperature, the Curie temperature reduces abruptly with the decrease of < r_A >. The electrical properties show that films are in the metallic state, which can be fitted to the formula: ρ(T) = ρ0 + ρ1T² + ρ2T^4.5 at low temperatures and the insulator state, which can be fitted to the formula: ρ(T) = ρ0T exp(E_a/K_BT) at higher temperature(T > T_MI). The temperature range of the ferromagnetic metallic state becomes narrow with the decrease of < r_A >. The phenomenon can be qualitatively and reasonably explained by the double-exchange model and Jahn–Teller effects. PACS Nos.: 75.47.Lx, 74.25.Ha, 75.47.–m, 75.30.EtUtilisant la méthode de pulvérisation cathodique dans un magnétron RF, nous avons préparé des films de Ln_2/3Pb_1/3MnO₃ (Ln = La, Pr, Nd) sur un substrat fait d’un cristal simple de LaAlO₃. Les résultats de diffraction X sur un groupe de cibles indiquent qu’avec la diminution du rayon moyen de l’ion < r_A > la structure passe d’une phase rhombohédrale à une phase orthorhombique. Les propriétés magnétiques montrent une transition de ferromagnétique à paramagnétique avec l’augmentation de la température, alors que la température de Curie décroît rapidement avec la diminution de < r_A >. Les propriétés électriques indiquent qu’à basse température le film est un conducteur obéissant à ρ(T) = ρ0 + ρ1T² + ρ2T^4.5, alors qu’il est un isolant obéissant à ρ(T) = ρ0T exp(E_a/K_BT) à haute température (T > T_MI). Le domaine de température de l’état ferromagnétique métallique devient plus étroit avec la diminution de < r_A >. Le phénomène peut être expliqué qualitativement et réalistiquement par le modèle d’échange double et l’effet Jahn–Teller.[Traduit par la Rédaction]