Lithuanian Journal of Physics article / Lietuvos fizikos žurnalo straipsnis

We present two phenomenological models to calculate the grain boundary resistance in polycrystalline and two-phase lanthanum manganites. Using the first model we demonstrate that it is not the total magnetization, but rather the difference in magnetization of neighboring magnetic grains that plays the most important role in temperature dependences of resistance and magnetoresistance of doped polycrystalline lanthanum manganites with grain boundaries. Our calculations show that, in order to obtain the maximum in temperature dependence of resistance at T_m, grain boundary layers have to be, at least, weakly ferromagnetic. Increase of the ferromagneticity of these layers leads to decrease of resistance, increase of T_m, and decrease of the difference between T_m and Curie temperature T_C. Increase in the number of grain boundaries also leads to increase of resistance, but does not affect the value of T_m. The second model is devoted to relation of resistivity and magnetization in two-phase thin films of lanthanum manganites. Every plane is asumed to be a mixture of two ferromagnetic phases with different magnetizations and concentrations. Thin film, represented as the system of such planes, is reduced to a circuit of resistances connected in parallel. The grain boundary resistivity is expressed as the difference in magnetization of phases. For such a system we have found that the peak of resistivity T_m decreases and shifts towards higher values of temperature with increase of film thickness, the result which qualitatively agrees with experimental data.

Feromagnetinės medžiagos, lantano manganitai, pasižymi vadinamąja milžiniška (colossal) magnetovarža. Pateikti du modeliai, skirti skaičiuoti varžaiRtarp feromagnetinių granulių lantano manganituose. Taikoma fenomenologinė formulė, siejanti varžą, apskaičiuotą krūvininkui tuneliuojant per stačiakampį barjerą, ir sistemos įmagnetėjimą. Granulių įmagnetėjimas skaičiuojamas vidutinio lauko metodu.
Pirmasis modelis yra nuosekliai sujungtų feromagnetinių plokštumų (granulių) sistema, imituojanti polikristalinį lantano manganitą. Keičiant magnetines plokštumas nemagnetinėmis ar silpnai magnetinėmis, fiksuojama, kaip pasikeis visos sistemos varža ir magnetovarža. Nustatyta, kad (a) ne įmagnetėjimas, o įmagnetėjimo skirtumas tarp kaimyninių granulių yra esminis faktorius, varžos priklausomybėje nuo temperatūros R(T) lemiantis varžos smailę; (b) R(T) smailė gaunama tik tada, kai medžiaga tarp feromagnetinių granulių taip pat yra bent silpnas (t. y., žemos Kiuri temperatūros) feromagnetikas; (c) granulių skaičiaus didėjimas mažina varžą, bet nekeičia varžos maksimumo T_m padėties temperatūros skalėje.
Antrasis modelis skirtas plonų polikristalinių ir epitaksinių lantano manganitų sluoksnių varžai skaičiuoti. Tai yra dviejų fazių su skirtingomis feromagnetinėmis savybėmis modelis, nes tokie sluoksniai visada turi labiau „įtemptas” plokštumas arčiau padėklo (daug fazės 1, jos koncentracija c₁ ≫ c₂) ir tolimesnes plokštumas, kurių savybės yra artimesnės trimatės medžiagos savybėms (daug fazės 2, c₂ ≫ c₁). Kiekviena plokštuma yra abiejų feromagnetinių fazių su skirtingais fazių svoriais ir skirtingais įmagnetėjimais mišinys. Jeigu kiekviena plokštuma būtų įsivaizduojama kaip varža, o varža skaičiuojama kaip fazių įmagnetėjimų skirtumas, kaip pirmame modelyje, būtų gaunama lygiagrečiai sujungtų varžų sistema, iš esmės tinkama plonų lantano manganitų savitąjai varžai ir magnetovaržai modeliuoti. Tokiai sistemai buvo parinkti parametrai ir gautas geras sutapimas su eksperimentiniais duomenimis, t. y., nustatyta, kad, storėjant sluoksniui, varžos smailė mažėja ir R(T) priklausomybėje pasislenka link aukštesnių temperatūros verčių.