Theoretische Untersuchung magnetoresistiver Manganate

kritischen Temperaturen und der aus optischen Daten abgeschätzten Kopplungsstärkenin Nd 0.7 Sr 0.3 MnO 3 , La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 und La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 zeigt [101]. Währendder durch E 1 parametrisierte Jahn-Teller-Effekt vorrangig die kritische Konzentrationx c beeinflußt, wirkt bei höheren Dotierungen vor allem die durch E 2 ausgedrückteKopplung an die symmetrische Mode Q a1 auf die Phasenübergangs-Temperatur.Qualitativ stimmt dieses Verhalten mit Messungen der atomaren Paar-Verteilungsfunktionüberein, die den Metall-Isolator-Übergang mit der Bildung isotroper lokalerGitterverzerrungen in Verbindung bringen [13].Insgesamt bietet das Zwei-Phasen-Modell eine einfache Beschreibung des Metall-Isolator-Übergangs in dotierten Manganaten, die wesentliche Mechanismen, wie dieKoexistenz metallischer und polaronischer Bereiche, in hinreichend genauer Formenthält. Allerdings erlaubt es das Modell nicht, den in der Nähe der kritischen Temperaturbeobachteten kolossalen Magnetowiderstand befriedigend zu erfassen. BereitsAbbildung 3.2 läßt vermuten, daß das effektive innere Feld nur einen geringenEinfluß auf die Lage des Phasenübergangs hat, und auch ein äußeres Feld verhältsich diesbezüglich kaum anders (siehe Abbildung 3.6). Darüber hinaus sind möglicheStreuprozesse der Ladungsträger nur in ihrer Wirkung auf die Bandbreite berücksichtigt,das Verhalten der Leitfähigkeit kann deshalb allenfalls anhand der Konzentrationitineranter Ladungsträger abgeschätzt werden. Für ein quantitatives Verständnisdes Magnetowiderstands genügt dies sicherlich nicht. Im folgenden Abschnitt wirdversucht, zumindest die Magnetfeld-Abhängigkeit mit Hilfe anderer Gleichgewichtsbedingungenrealistischer zu modellieren.3.4 Alternative Modelle koexistierender PhasenEine der wesentlichen Annahmen des in den vorangegangenen Abschnitten diskutiertenZwei-Phasen-Modells ist die Gleichheit der Ladungsträgerkonzentrationender beiden Phasen. Da die Skalen, auf denen die verschiedenartigen Bereiche koexistieren,relativ klein sind und zudem die polaronische Phase isolierend ist, kann dieseBedingung durch eine andere Gleichgewichtsbedingung ersetzt werden. Im folgendenwird untersucht, ob die Forderung gleichen Druckes innerhalb der ferromagnetischmetallischen und der polaronisch isolierenden Phase als Alternative geeignetist.Verschiedene experimentelle Ergebnisse deuten darauf hin, daß sich bereits oberhalbder kritischen Temperatur des Metall-Isolator-Übergangs, T C , ferromagnetischeCluster herausbilden, die mit sinkender Temperatur oder steigendem äußeren Magnetfeldwachsen und bei T C zu einem Gebiet verschmelzen, das das gesamte Volumenüberspannt, ohne es jedoch vollständig einzunehmen [21, 27]. Die einem solchenBild entsprechenden magnetischen Eigenschaften können für T > T C teilweisedurch sogenannten Superparamagnetismus, das heißt durch paramagnetisches Verhaltenunabhängiger, endlicher, ferromagnetischer Cluster, beschrieben werden. InAbschnitt 3.4.2 wird ein Ansatz vorgestellt, der ferromagnetische Bereiche endlicherGröße mit einem Zwei-Phasen-Modell verbindet.58