Advanced electron microscopy study of structural and electronic properties of charged ordered manganites
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Projektes war eine detaillierte Analyse der Phasenseparation und der Einstellung der Ladungs- und Orbitalordnung im Ca-dotierten PrMnO3 mittels hochaufgelöster elektronenmikroskopischer Methoden. Es konnte erstmals nachgewiesen werden, dass die Ordnungseinstellung mit einem strukturellen Phasenübergang 1. Ordnung verbunden ist, der zu einer Lokalisierung der Ladungsträger des Leitungsbandes in einem ausgezeichneten Strukturelement - dem Zener-Polaron - führt. Es wurde weiterhin der Nachweis einer strukturellen und elektronischen Phasenseparation dieser Polaron-geordneten und der ungeordneten Phase über einen weiten Temperatur- und Dotierungsbereich erbracht, in einem chemisch homogenen Material. Die Ordnungseinstellung wird durch strukturelle Defekte im Sinne von „quenched disorder“ unterdrückt, während planare Defekte als Keimbildungszentren für die geordnete Phase wirken. Mit der Ordnungseinstellung ist die Bildung eines ferro-elektrischen Moments verbunden, sodass PCMO durch das simultane Auftreten von Antiferromagnetismus und Ferroeelektrizität multi-ferroisch ist. Weiterhin konnte erstmals der elektrischinduzierte Ordnungs-Unordnungs-Übergang, der kolossale Widerstandseffekt elektrischen Feld, vom Standpunkt der Strukturänderung analysiert werden und als Aufschmelzen eines geordneten kristallinen Polaronenzustand gedeutet werden. Diese Ergebnisse sind von besonderer Relevanz für eine grundlegendes Verständnis des Zusammenhangs von Struktur, elektronischer Ordnung und Leitfähigkeit in den Manganaten. Darüber hinaus haben sie aber auch direkte Implikationen für die Entwicklung neuer resistiver Speichermedien. Somit bilden sie die Basis für verschiedene weiterführende Untersuchungen zum Wechselspiel elektrischer und magnetischer Felder, zur Modifikation des Leitfähigkeitsverhaltens durch artifizielle planare Defekte und zur Ordnungseinstellung im Grenzflächenbereich zwischen Manganaten und gut leitenden Medien. Resonanz in Publikumsmedien: VDI Nachrichten 30.11.07, S. 11; Im Brennpunkt, Physik Journal November 2007, S. 20, Physics World, Artikel des Herausgebers Hamish Johnston, September 2007, Chemie Plus 12/2007 Forum, Göttinger Tageblatt vom 10.9.2007
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Confirmation of Zener polaron ordering in Pr1-xCaxMnO3, Phys. Rev. B, 76 (2007) 174210
L. Wu, R. Klie Y. Zhu, and Ch. Jooss
- Electronic Phase Separation and the CMR Effect in Pr1-xCaxMnO3 Films on (001) vicinal SrTiO3 Substrates, Materials Science and Engineering B 144 (2007) 78–82
P. Moschkau, S. Schramm, J. Hoffmann, J. Fladerer, Ch. Jooss, L. Wu and Y. Zhu
- Polaron melting and ordering as key mechanisms for colossal resistance effects in manganites, Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), 104 (2007) 13597
Ch. Jooss, T. Beetz, L. Wu, M. Beleggia, R. Klie, M. Schofield, Y. Zhu, S. Schramm, J. Hoffmann
