Theoretische Untersuchung magnetoresistiver Manganate

3 Zwei-Phasen-Modelle für denMetall-Isolator-ÜbergangDas in Kapitel 1 vorgestellte mikroskopische Modell ermöglicht ein genaueres Verständnisder komplizierten Korrelationen zwischen Gitter, orbitalen Freiheitsgraden,lokalisierten Spins und Ladungstransport, es ist allerdings zu komplex, um darausLeitfähigkeiten oder thermodynamische Eigenschaften abzuleiten. Zu diesem Zwekkesind erhebliche Vereinfachungen und eine Beschränkung auf die wesentlichenAspekte der zu untersuchenden Phänomene erforderlich. Im vorliegenden Kapitelwird die in vielen Manganaten bei schwacher bis mittlerer Dotierung (0.15 x 0.5)auftretende metallische Phase mit Hilfe effektiver Modelle beschrieben, die Doppelaustausch,polaronische Effekte und die von zahlreichen Experimenten nahegelegteKoexistenz verschiedenartiger Bereiche innerhalb einer Probe als grundlegendeMechanismen vereinen [130].3.1 MotivationDie wichtige Rolle der Elektron-Phonon-Wechselwirkung in der Physik der Manganatewurde bereits in den vorangegangenen Kapiteln betont. Im Dotierungsbereich0.15 x 0.5 zeigen viele Manganate, zum Beispiel La 1−x Ca x MnO 3 , La 1−x Sr x MnO 3oder Nd 1−x Sr x MnO 3 , bei niedrigen Temperaturen metallische Leitfähigkeit und ferromagnetischeSpinordnung. Oberhalb der Curie-Temperatur T C , in deren Umgebunginsbesondere der kolossale Magnetowiderstand gemessen wird, beobachtetman dagegen ein aktiviertes Verhalten der Leitfähigkeit [55, 95, 134], das als polaronischerTransport interpretiert wird. Auch Messungen der Hall-Leitfähigkeit [53],der Thermokraft [55, 95], oder der atomaren Paar-Verteilungsfunktion [13] deutenauf die Bildung kleiner Polaronen hin, das heißt auf lokale Gitterverzerrungen in derUmgebung nahezu immobiler Ladungsträger. Interessanterweise scheinen lokalisierteLadungsträger und entsprechende Gitterverzerrungen auch in der metallischenPhase bestehen zu bleiben, ihr Anteil an der Gesamtzahl dotierter Ladungsträgerverringert sich jedoch erheblich. Entsprechende Hinweise zeigen sich beispielsweisebei Messungen der Leitfähigkeit [54, 138] und der Myon-Spin-Relaxation [43, 44],in hochauflösender Röntgenstreuung [14] oder in gepulster Neutronenstreuung [79]sowie in Daten der Röntgenabsorptions-Spektroskopie [74].Ausgehend von diesen experimentellen Befunden wurden verschiedene Szenariender Koexistenz von ferromagnetisch leitfähigen und polaronisch isolierenden Phasenin Betracht gezogen. Einen ausführlichen Überblick über entsprechende theoretischeund experimentelle Arbeiten geben Dagotto et al. [26]. Mehrere Untersuchungen be-49