НЕКОЛЛИНЕАРНЫЙ КЛАСТЕРНЫЙ ФЕРРОМАГНЕТИЗМ В МАНГАНИТ-ЛАНТАНОВЫХ ПЕРОВСКИТАХ С ИЗБЫТКОМ МАРГАНЦА
Зубов Э.Е., Дьяконов В.П., Шимчак Г.

Поступила в редакцию: 28 Февраля 2002

PACS: 75.30.Kz, 75.60.Ej, 71.27.+а

DJVU (182.6K)

PDF (566.9K)

Проведено теоретическое обоснование реализации неколлинеарной спиновой структуры в слабодопированной подсистеме на основе LaMnO₃, которая наблюдается в соединениях с избытком марганца (La_1-yCa_y)_1-xMn_1+xO₃, где y= 0, 0.3, x = 0-0.4. Экспериментально показано, что образцы с x> 0.1 проявляют аномальное поведение намагниченности при T< 45 К. В полях H<100 Э намагниченность уменьшается, а при H>200 Э - увеличивается. Предполагается, что это связано с возникновением скошенной фазы в кластерах разновалентных ионов марганца. Теоретическое рассмотрение указывает на принципиальную возможность существования в таких кластерах конкуренции двойного и суперобменного взаимодействий, так как концентрация носителей зарядов в них существенно меньше, чем в основной матрице. Показано, что учет квантовых свойств спина приводит к существенной модификации термодинамического поведения магнетика с коллективизированными электронами. Данное рассмотрение сравнивается с aналогичными результатами в классической теории де Жена. На основе представленных расчетов обоснована возможность формирования состояния со скошенной магнитной подрешеткой в слабодопированной подсиcтеме в низкотемпературной области. Анализ термодинамического поведения слабодопированной подсистемы на основе LaMnO₃ с учетом квантовомеханических свойств спина показал, что в области фазового перехода в скошенное спиновое состояние возможно появление релаксационных явлений, зависящих существенно от соотношения параметров внутри- и межплоскостного косвенного обмена, а также величины энергии электронного транспорта. Проведена количественная оценка микроскопических параметров взаимодействий. Результаты расчетов находятся в качественном согласии с экспериментом.