Quantenfluktuationen in elektronendotierten Manganaten
Final Report Abstract
Die Manganoxide sind von grundlegendem Interesse, da die verschiedenen strukturellen, Orbitalen, Ladungs- und Spinfreiheitsgrade mit recht ähnlichen Energieskalen zu einer Vielzahl von z.T. noch unvollständig verstandenen Effekten fuhren. Dabei könnte insbesondere der kolossale Magnetowiderstand, der in einigen dieser Verbindungen beobachtet wird, durchaus auch Potenzial für mögliche technische Anwendungen besitzen. Im Fokus dieses Projektes standen nun zwei Aspekte zur Physik dieser Klasse stark korrelierter Materialien. Zum einen konzentrierten sich unsere Untersuchungen auf die Möglichkeit, elektronendotierte Manganate in Form von dünnen Schichten des Lai-xCexMnC>3 herzustellen. Mit einem solchen Gegenstück zu den üblicherweise lochdotierten Materialien könnte man dann elektronische und magnetische Eigenschaften in einem Bauelement verknüpfen. Allerdings zeigten sich erhebliche Probleme bei der Abscheidung solcher Schichten, die vornehmlich auf den Sauerstoff zurückgehen. Zum einen kann überschüssiger Sauerstoff in der Verbindung zu einer zusätzlichen Lochdotierung führen, die die eigentliche Elektrondotierung vermindert oder sogar überwiegt. Zum anderen können aber auch sehr stabile zusätzliche Phasen gebildet werden (wie z.B. CeOa), die die Eigenschaften des Manganoxides empfindlich beeinträchtigen. Es bilden sich Nanokomposite aus, die vielleicht für einzelne Anwendungen interessant sein könnten. Generell jedoch scheint das Lai.xCexMnC>3 nur schwer herstellbar zu sein. Auch eine Bestimmung der physikalischen Eigenschaften dieses Manganoxides ist durch die mögliche Existenz zusätzlicher Phasen erschwert. Zudem existieren keine Einkristalle dieser Verbindung. Zum zweiten sollte der Existenzbereich der Phasenseparation in den Manganaten eingehend untersucht werden. Aufgrund der Erfahrungen mit den dünnen Schichten des Lai-xCexMnC>3 wurde hier auf einen Pro,68Pbo,32MnC>3 Einkristall zurückgegriffen. Dieses Material ist durch einen sehr geringen Grad von Gitterverzerrungen besonders geeignet, intrinsische Eigenschaften aufzudecken. Die Separation in eine metallische und eine isolierende Phase für bestimmte Temperaturen wurde mittels Rastertunnelspektroskopie nachgewiesen. Eine neuartige Analysemethode zur Auswertung der Ergebnisse zeigte, dass die Phasenseparation in diesem Material nur nahe des Metall-Isolator-Übergangs existiert; insbesondere bei tiefen Temperaturen wurden keine Anzeichen von Phasenseparation gefunden. Die Phasenseparation findet auf einer Längenskale von wenigen Nanometern statt. Der Vergleich zu den Ergebnissen der Rastertunnelspektroskopie an den stark verspannten LaojCec^MnOs Schichten legt nahe, dass das Vorhandensein einer isolierenden Phase bei tiefen Temperaturen auf extrinsische Einflüsse zurückgeführt werden kann. Die hier gewonnenen Ergebnisse wurden in fünf wissenschaftlichen Veröffentlichungen, in vier Vorträgen auf nationalen und internationalen Konferenzen sowie in einer Diplomarbeit dargelegt.
Publications
- "Magnetotransport in thin LSMO:CeO2 nanocompositefilms" M. Esseling, H. Gorden, C. Stingl, K. Gehrke, V. Moshnyaga, K. Samwer, Vortrag auf der Frühjahrstagung der DPG, Regensburg 2007
- "Nanometer-scalephase separation in colossal magnetoresistive manganite" S. Rößler, S. Ernst, S. Wirth, F. Steglich, B. Padmanabhan, Suja Elizabeth and H.L. Bhat, Vortrag auf der Frühjahrstagung der DPG, Berlin 2008.
- "Physical properties and microstructure ofLaQ_67CeQ^MnO^ thin films" C. Stingl, V. Moshnyaga, Y. Luo, B. Damaschke, K. Samwer, Vortrag auf der Frühjahrstagung der DPG, Regensburg 2007.
- "Scanning Tunneling Spectroscopy on Pro^sPbo^iMnOs single crystals" S, Rößler, S. Ernst, B. Padmanabhan, Suja Elizabeth, H.L. Bhat, S. Wirth and F, Steglich, Vortrag auf der 10. Joint MMMAntermag Conference, Baltimore, USA, 7.-1 I.Januar 2007.
- "Scanning Tunneling Spectroscopy on Pro^sPbo^MnOi single crystals" S. Rößler, S. Ernst, B. Padmanabhan, Suja Elizabeth, H.L. Bhat, S. Wirth and F. Steglich, IEEE Trans. Magn. 43(6) (2007) 3064-3066.
- [3] "Nanostructure of chemically phase separated La-Ce-Mn-O thin films" C. StingI, V. Moshnyaga, Y. Luo, B. Damaschke, K. Samwer and M. Seibt, Appl. Phys. Lett. 91 (2007) 132508.
