Propiedades elctricas y magnticas de La 58 y

Propiedades eléctricas y magnéticas de La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3

Ø Introducción Ø Separación de Fases en La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn.

Oxidos de valencia mixta (manganitas) La. Mn. O 3 Ca. Mn. O 3 La+3

Estructura tipo perovskita • El grupo O 6 puede cambiar su forma, • El

Separación de fases (PS) FM: conductora CO: aislante FM CO PS (estado fundamental no

Separación de fases (PS) M. Uehara y col. , 1999. Weida Wu y col,

La serie La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 Pr 1 -x.

La serie La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 Aplicar H Cambiar

La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 y = 0. 3 FM

La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 y = 0. 3 La

Relajaciones temporales • Comportamiento tipo logarítmico • Dependencia con la temperatura R f M

Relajaciones temporales Definiendo : SR = d(R/R 0) d(log t) d(M/M 0) SM =

Relajaciones temporales H H 1 H r(H 1, f 0) H 1 HH r(H

Relajaciones temporales Transición Metamagnética Bajos valores de M

Separación de fases dinámica Aumento de f Alinear dominios FM

Estado de equilibrio. • Para T < 120 K, feq > f • Aplicando

Estado de equilibrio. Hum ~ 0 para T ~ 120 K Relajaciones temporales Comportamiento

Estado de equilibrio. A partir de Hum es posible determinar el estado de equilibrio

Conclusiones 1. • Analogía entre aplicar H y cambiar “y”. • Efectos fuera del

Cambio de resistencia por campo eléctrico. i V i A B C D •

Cambio de resistencia por campo eléctrico. V i i A B C D VA

Cambio de resistencia por campo eléctrico. 0 < IR < 2

Resultados experimentales. Se midió en: • La 5/8 -y Pry Ca 3/8 Mn O

Resultados experimentales. • Series de 10 pulsos, 10 V, diferentes duraciones. • No se

Resultados experimentales. • Series de 10 pulsos, 5 V, 2 ms, positivos. • VAC

Resultados experimentales. • Complementariedad en curvas IV • Diferentes dependencias con I entre los

Resultados experimentales. • 10 pulsos, 10 V, 2 ms ente Ai y D 4

Resultados experimentales. Aplicando los pulsos y la corriente de medición entre varios contactos Ai

Resultados experimentales. Aplicando los pulsos entre A 2 y A 3 juntos y la

Resultados experimentales. Muestra monocristalina con y = 0. 375 No se observan diferencias respecto

Resultados experimentales. Efecto con campo magnético. No se observan variaciones importantes en el efecto

Resultados experimentales. • Complementariedad • Dispersión en IR • Dependencia con V • Acumulación

Modelos. 1 -Ocupación de dominios. (M. Rozenberg y Col, Phys. Rev. Lett. 92, 178302

Modelos. • Complementariedad • Dispersión en IR • Dependencia con V • Acumulación •

Modelos. Mecanismos Transporte de oxígeno (Szot y Col, Nature Mat. 5, 312 -320 (2006)

Interpretación de resultados. • Complementariedad • Dispersión en IR • Dependencia con V •

Interpretación de resultados. • Complementariedad Carga: fabricación, superficie, carga acumulada. • Dispersión en IR

Interpretación de resultados. Si se considera que cada pulso equivale a inyectar una cantidad

Interpretación de resultados. El mecanismo que mejor explica los experimentos es el de inyección

Dependencia con la temperatura. Estudiamos el efecto en función de T ØMuestra LPCMO (0.

Dependencia con la temperatura. Se observa un pico en IR en ambos contactos por

Dependencia con la temperatura. Numéricamente: ØSe resolvió un Hamiltoniano de doble intercambio. ØTeoría de

Conclusiones 2. • Se analizó el efecto de IR en función de diferentes parámetros.

Conclusiones generales Diferentes aspectos observados en ciertas manganitas • Midiendo M y R se

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Propiedades eléctricas y magnéticas de La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 Lic. Mariano Quintero Dir. : Pablo Levy

Ø Introducción Ø Separación de Fases en La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 • Serie La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 • Relajaciones temporales. (y=0. 3) • Separación de fases dinámica. • Estado de equilibrio. • Conclusiones 1. Ø Cambio de resistencia por campo eléctrico. • Resultados experimentales. • Modelos para el efecto. • Interpretación de resultados. • Dependencia con la temperatura. • Conclusiones 2. Ø Conclusiones generales.

Oxidos de valencia mixta (manganitas) La. Mn. O 3 Ca. Mn. O 3 La+3 Mn+3 O 3 -2 Ca+2 Mn+4 O 3 -2 (La+31 -x. Ca+2 x) (Mn+31 -x. Mn+4 x) O 3 -2 3 d 4 3 d 3 Transporte eléctrico

Estructura tipo perovskita • El grupo O 6 puede cambiar su forma, • El catión B puede desplazarse del centro del octaedro cuando éste es pequeño. • El octaedro Mn. O 6 puede inclinarse o rotar respecto a otro, al reducirse el tamaño de la cavidad ocupada por el catión A. Doble intercambio FM Superintercambio AFM

Separación de fases (PS) FM: conductora CO: aislante FM CO PS (estado fundamental no homogéneo) • Conducción a través de caminos percolativos FM • Dinámica de la coexistencia de fases • Efectos dependientes del tiempo

Separación de fases (PS) M. Uehara y col. , 1999. Weida Wu y col, 2006 (MFM)

La serie La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 Pr 1 -x. Cax. Mn. O 3 La 1 -x. Cax. Mn. O 3 (La 1 -y. Pry )5/8 Ca 3/8 Mn. O 3

La serie La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3

La serie La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 Aplicar H Cambiar Y

La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 y = 0. 3 FM CDI PI CO 75 K 100 K 205 K 225 K

La 5/8 -y. Pry. Ca 3/8 Mn. O 3 y = 0. 3 La cantidad de fase FM (f) depende del camino. H FCC Mvs. H Evidencia de un estado fuera del equilibrio. T

Relajaciones temporales • Comportamiento tipo logarítmico • Dependencia con la temperatura R f M R M f

Relajaciones temporales Definiendo : SR = d(R/R 0) d(log t) d(M/M 0) SM = d(log t)

Relajaciones temporales H H 1 H r(H 1, f 0) H 1 HH r(H 1, f 1) HH 2 r(H 2, f 2) 2 (10 min) r(0, f 0) T r(0, f 1) T T r(0, f 2) T

Relajaciones temporales “dinámico”

Relajaciones temporales Transición Metamagnética Bajos valores de M

Separación de fases dinámica Aumento de f Alinear dominios FM

Separación de fases dinámica

Estado de equilibrio. • Para T < 120 K, feq > f • Aplicando H es posible alcanzar el equilibrio. f > feq f < feq

Estado de equilibrio. Hum ~ 0 para T ~ 120 K Relajaciones temporales Comportamiento inesperado a baja T ¿?

Estado de equilibrio. A partir de Hum es posible determinar el estado de equilibrio del sistema. Teoría de Medio Efectivo

Estado de equilibrio. A partir de Hum es posible determinar el estado de equilibrio del sistema. • Ambos métodos arrojan resultados similares. • El estado de equilibrio a baja temperatura es homogéneo. • El comportamiento dinámico coincide con la mayor diferencia entre f y feq. • T. M. E. es fuertemente dependiente de la elección de curvas límite.

Estado de equilibrio. A partir de Hum es posible determinar el estado de equilibrio del sistema. (y = 0. 4) Thermodynamic modeling of phase separation in manganites J. Sacanell, F. Parisi, J. C. P. Campoy, and L. Ghivelder Phys. Rev. B 73, 014403 (2006) • Al aplicar H, feq de y = 0. 4 tiende a la de y = 0. 3. • Aumentar H ~ disminuir “y”

Conclusiones 1. • Analogía entre aplicar H y cambiar “y”. • Efectos fuera del equilibrio (relajaciones temporales, dependencia de camino H-T) • Separación de fases estática-dinámica. • Determinación del estado de equilibrio. • Efectos dinámicos asociados con diferencia entre f y feq.

Cambio de resistencia por campo eléctrico. i V i A B C D • Corriente de medición baja (1 m. A). • Se aplican series de pulsos de tensión de 5 ~ 10 V alternando el signo. • Pulsos “positivos” : VD > VA Pulsos “negativos” : VD < VA • Se mide Vcontactos. • Cambia Vcontacto y no Vmuestra. • Dependencia con la polaridad.

Cambio de resistencia por campo eléctrico. V i i A B C D VA RA i RB VD VC VB RC RM RD i

Cambio de resistencia por campo eléctrico. 0 < IR < 2

Resultados experimentales. Se midió en: • La 5/8 -y Pry Ca 3/8 Mn O 3 (con y=0. 1, 0. 26, 0. 28, 0. 32, 0. 34 y seis muestras diferentes con y = 0. 3) • La 0. 325 Nd 0. 300 Ca 0. 375 Mn O 3 • Muestra moncristalina de La 5/8 -y Pry Ca 3/8 Mn O 3 con y = 0. 375. Contactos hechos con pintura de plata. • El efecto se observó en TODAS las muestras medidas. • Dispersión en IR

Resultados experimentales. • Series de 10 pulsos, 10 V, diferentes duraciones. • No se observó dependencia • Tampoco se observó dependencia con el número de pulsos. • Series de 20 pulsos de 2 ms, diferentes tensiones. • Para tensiones bajas el efecto es chico. • Por encima de 7 V el efecto es mas grande.

Resultados experimentales. • Series de 10 pulsos, 5 V, 2 ms, positivos. • VAC cambia mas que VBD • Dependencia logarítmica con “n” • Series de 10 pulsos, 5 V, 2 ms, negativos. • VBD cambia mas que VAC • Dependencia logarítmica con “n”

Resultados experimentales. • Complementariedad en curvas IV • Diferentes dependencias con I entre los estados de alta y baja resistencia. • Diferentes mecanismos de conducción • Estado de R alta no lineal. • Asimetría en el estado de R alta (barrera Schottky). • Sentidos opuestos de la asimetría por corriente de medición entre contactos.

Resultados experimentales. • 10 pulsos, 10 V, 2 ms ente Ai y D 4 • IR no depende monótonamente con área de contacto.

Resultados experimentales. • 10 pulsos, 10 V, 2 ms ente Ai y D 4 • IR no depende monótonamente con área de contacto. • En curvas IV se observa el mismo comportamiento.

Resultados experimentales. Aplicando los pulsos y la corriente de medición entre varios contactos Ai juntos: • El efecto sobre el contacto A disminuye al aumentar el área del contacto. • Sobre el contacto D el cambio no es tan notable.

Resultados experimentales. Aplicando los pulsos entre A 2 y A 3 juntos y la corriente de medición entre los Ai individualmente. • El efecto se “reparte” sobre los distintos contactos Ai no uniformemente. • El contacto A 3 cambia más que el A 2. (Individualmente fue al revés). • La curva IV del contacto A 3 es no lineal en ambos estados.

Resultados experimentales. Muestra monocristalina con y = 0. 375 No se observan diferencias respecto a los resultados en policristales.

Resultados experimentales. Efecto con campo magnético. No se observan variaciones importantes en el efecto con el campo aplicado.

Resultados experimentales. • Complementariedad • Dispersión en IR • Dependencia con V • Acumulación • Curvas IV • Área • Monocristal • Campo magnético

Modelos. 1 -Ocupación de dominios. (M. Rozenberg y Col, Phys. Rev. Lett. 92, 178302 (2004))

Modelos. • Complementariedad • Dispersión en IR • Dependencia con V • Acumulación • Curvas IV • Área • Monocristal • Campo magnético

Modelos. Mecanismos Transporte de oxígeno (Szot y Col, Nature Mat. 5, 312 -320 (2006) ) Inyección de carga (S. Tsui y Col. , Apl. Phys. Lett. 85, 317 -319 (2004) ) e- Los pulsos hacen que se muevan oxígenos en la red de dislocaciones. e- Al aplicar pulsos se inyectan cargas.

Interpretación de resultados. • Complementariedad • Dispersión en IR • Dependencia con V • Acumulación • Curvas IV • Área • Monocristal • Campo magnético Carga: sentido correcto Oxígeno: sentido opuesto Carga: fabricación, superficie, carga acumulada. Oxígeno: fabricación, superficie, burbujas. Carga: Intuitivo, no contemplado explícitamente. Oxígeno: Tensión umbral, muchas dislocaciones.

Interpretación de resultados. • Complementariedad Carga: fabricación, superficie, carga acumulada. • Dispersión en IR Oxígeno: fabricación, superficie, burbujas. Carga: Intuitivo, no contemplado explícitamente. • Dependencia con V Oxígeno: Tensión umbral, muchas dislocaciones. Carga: cantidad de carga, dif. agregar que sacar. • Acumulación Oxígeno: cantidad de oxígeno. Carga: Alta@SCLC, barrera Schottky. • Curvas IV • Área Carga: sentido correcto Oxígeno: sentido opuesto Oxígeno: Alta no lineal, V umbral asimétrico. Carga: repartida entre los contactos, Oxígeno: depende de V, no se espera dependencia con el área. • Monocristal • Campo magnético

Interpretación de resultados. Si se considera que cada pulso equivale a inyectar una cantidad de carga Si se considera que la carga se distribuye uniformemente entre “n” contactos

Interpretación de resultados. El mecanismo que mejor explica los experimentos es el de inyección de cargas. ¿qué sucede con la carga que se inyecta? ¿Cambio de dopaje? (K. H. Kim y col, ar. Xiv/cond-mat. 0212113)

Dependencia con la temperatura. Estudiamos el efecto en función de T ØMuestra LPCMO (0. 3) y LPCMO (0. 32) ØEnfriamiento a 1 K/min ØAplicar pulsos alternados cada 90 seg. Ø 10 pulsos, 10 V, 2 ms ØCorriente de medición 0. 1 m. A

Dependencia con la temperatura. Se observa un pico en IR en ambos contactos por debajo de la transición Metal-Aislante

Dependencia con la temperatura. Numéricamente: ØSe resolvió un Hamiltoniano de doble intercambio. ØTeoría de campo medio dinámico. ØResistividad modelo de Drude. ØDiferentes dopajes. Se observa un pico en por debajo de la transición M-A.

Conclusiones 2. • Se analizó el efecto de IR en función de diferentes parámetros. • El comportamiento puede explicarse con un modelo fenomenológico de ocupación de dominios. • El mecanismo que mejor ajusta a los experimentos es el de inyección de cargas. • Las cargas inyectadas cambian localmente el dopaje de la muestra, cambiando así la resistencia. • Las mediciones en función de T pueden reproducirse con simulaciones numéricas que coinciden con la explicación de cambio de dopaje.

Conclusiones generales Diferentes aspectos observados en ciertas manganitas • Midiendo M y R se analizaron diferentes comportamientos en la separación de fases. • Se encontró el estado de equilibrio del sistema. • Relación entre equilibrio y efectos dinámicos. • Sobre el efecto de IR se encontró que la aplicación de pulsos inyecta cargas que cambian el dopaje del sistema. Elementos en común: • Técnicas macro para llegar a conclusiones micro. • Efecto de “memoria” • Efectos dinámicos. Inhomogeneidades.