Structure, magnetic and electrical properties of Ln2/3Pb1/3MnO3 (Ln = La, Pr, Nd) films

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Abstract

Ln2/3Pb1/3MnO3 (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 < rA >, 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 < rA >. The electrical properties show that films are in the metallic state, which can be fitted to the formula: ρ(T) = ρ0 + ρ1T2 + ρ2T4.5 at low temperatures and the insulator state, which can be fitted to the formula: ρ(T) = ρ0T exp(Ea/KBT) at higher temperature(T > TMI). The temperature range of the ferromagnetic metallic state becomes narrow with the decrease of < rA >. 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.Et

Utilisant la méthode de pulvérisation cathodique dans un magnétron RF, nous avons préparé des films de Ln2/3Pb1/3MnO3 (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 < rA > 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 < rA >. Les propriétés électriques indiquent qu'à basse température le film est un conducteur obéissant à ρ(T) = ρ0 + ρ1T2 + ρ2T4.5, alors qu'il est un isolant obéissant à ρ(T) = ρ0T exp(Ea/KBT) à haute température (T > TMI). Le domaine de température de l'état ferromagnétique métallique devient plus étroit avec la diminution de < rA >. Le phénomène peut être expliqué qualitativement et réalistiquement par le modèle d'échange double et l'effet Jahn–Teller.[Traduit par la Rédaction]

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