Theoretische Untersuchung magnetoresistiver Manganate

EinleitungGemischtvalente Manganoxide mit Perowskit-Struktur werden seit etwa fünfzig Jahren[58, 133] untersucht, dennoch sind viele ihrer bemerkenswerten Eigenschaftenbisher nur unvollständig verstanden. Durch die Kombination verschiedener seltenerErden R und Erdalkalimetalle A kann eine große Zahl von Verbindungen der chemischenZusammensetzung R 1−x A x MnO 3 synthetisiert werden, für die man in Abhängigkeitvon der Dotierung x und der Temperatur T reichhaltige magnetische, elektronischeund kristallographische Phasendiagramme beobachtet (siehe Abbildung 0.1).Ausgangspunkt für die Beschäftigung mit derartigen Manganaten waren zunächstder bei kleinen bis mittleren Dotierungen (0.2 x 0.5) auftretende Ferromagnetismusund mögliche technische Anwendungen. Darüber hinaus wurden wichtigephysikalische Konzepte, beispielsweise der sogenannte Doppelaustausch [136, 7], imRahmen der theoretischen Behandlung dieser Systeme entwickelt.Das Interesse an Manganaten belebte sich erneut, als etwa um 1990 qualitativ hochwertigedünne Filme hergestellt werden konnten, die in der Umgebung der ferromagnetischenOrdnungstemperatur T C einen sehr großen, negativen Magnetowiderstandzeigen [71, 45, 18] (siehe Abbildung 0.1). Unter dem Einfluß starker äußererMagnetfelder (H ≈ 5 T) kann sich der elektrische Widerstand dieser Filme im Extremfallum einen Faktor R(0)/R(H) ≈ 1000 ändern [57]. Typische Werte für drei-120ρ [mΩ-cm]100806040La 0.75Ca 0.25MnO 3H = 0H = 1 TH = 2 TH = 4 T2000 50 100 150 200 250 300 350Temperatur [K]Abbildung 0.1: Schematisches Phasendiagramm von La 1−x Ca x MnO 3 [114, 91, 83] sowie Temperatur-und Magnetfeldabhängigkeit des elektrischen Widerstandes bei x = 0.25 [114].Abkürzungen: AFM = Antiferromagnet, CAFM = verkanteter Antiferromagnet, CO = Ladungsordnung,FI = ferromagnetischer Isolator, FM = Ferromagnet, PM = Paramagnet.5