xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

υµένια LCMO/STO (100) πολύ κοντά στην αναµενόµενη θερµοκρασία Curie (T curie ) , ενώ για τα υµένια LCMO/SLGO η ίδια
συµπεριφορά παρατηρείται σε χαµηλότερη θερµοκρασία. Για τα LCMO/STO (100) υµένια κάτω από τους 150 K τρεις κορυφές
Α g συµµετρίας εµφανίζονται στην περιοχή του ω 2 (Σχήµα 1α). Αυτή
η θερµοκρασία είναι πολύ κοντά στην θερµοκρασία Νeel (T N ) του
246
STO(100) συµπαγούς La 0.5 Ca 0.5 MnO 3 , στο οποίο η εµφάνιση των νέων κορυφών
244
STO(111)
έχει παρατηρηθεί [5] και αποδόθηκε από τους ίδιους συγγραφείς σε µια
242
SLGO(001)
240
υπερδοµή P2 1 /m συµµετρίας, η οποία προτάθηκε από τον Radaelli et al.
238
[8], όπου κάτω από την θερµοκρασία T N µια διάταξη τροχιακών και
236
φορτίου λαµβάνει χώρα. Σε µια εναλλακτική υπόθεση, κάτω από την
234
θερµοκρασία Τ Ν συνυπάρχουν δύο φάσεις Pnma (FM και AFM) µε
232
ελαφρώς διαφορετικές πλεγµατικές σταθερές [9]. Οι νέες κορυφές δεν
230
παρατηρήθηκαν στα υπόλοιπα λεπτά υµένια της εργασίας αυτής, ούτε σε
228
υµένια LCMO άλλων συγγραφέων [10]. Εποµένως, συσχετίζουµε τη
226
διαφορά στην κλίση της ταλάντωσης ω 2 µε την µετάβαση στην FM φάση
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320
και την εµφάνιση των νέων κορυφών µε την AFM. Από τα παραπάνω
Temperature (K)
συµπεραίνουµε ότι οι τάσεις απο τα διαφορετικά υποστρώµατα
Σχήµα 2
προκαλούν αλλαγές στις θερµοκρασίες µετάβασης στα λεπτά υµένια
LCMO/STO (111) και LCMO/SLGO (001) σε σχέση µε το συµπαγές.Τέλος,οι διαφορετικές τάσεις προκαλούν µια διαφορά
~5 cm -1 ανάµεσα στις ενέργειες των ω 2 τρόπων ταλάντωσης των LCMO/STO (100) και LCMO/SLGO. Έχει βρεθεί ότι
διαφορετικές γωνίες απόκλισης αντιστοιχούν σε διαφορετικές ενέργειες των αποκλινουσών ταλαντώσεων [11]. Σε σχέση µε
το συµπαγές LCMO(x=0.5), η ενέργεια είναι σταθερή για το υµένιο LCMO/SLGO (001) (290 nm), ενώ για τα υµένιο
LCMO/STO (100) συµπεραίνουµε από την διαφορά στην ενέργεια ότι η γωνία απόκλισης έχει αυξηθεί.
Οι καµπτικές ταλαντώσεις (ω 3 ) εµφανίζονται σε όλα τα δείγµατα στην θερµοκρασία δωµατίου σε αντίθεση µε το
συµπαγές όπου παρατηρούνται κάτω από την θερµοκρασία T c . Οι κορυφές στα 420 cm -1 και 468 cm -1 έχουν B 2g συµµετρία,
ενώ η κορυφή στα 445 cm -1 έχει Α g . Για τα λεπτά υµένια LCMO/STO (100) κάτω από την θερµοκρασία Τ C µειώνεται
σταδιακά η ένταση της κορυφής στα 420 cm -1 , σε αντίθεση µε την ένταση της κορυφής στα 400 cm −1 , η οποία έχει και την
ίδια B 2g συµµετρία. Από την συµπεριφορά τους, συσχετίζουµε τις ταλαντώσεις στα 400 cm -1 και στα 420 cm -1 µε τις AFM
και FM φάσεις, αντίστοιχα. Οι δύο κορυφές έχουν ανάλογη ένταση στο θερµοκρασιακό εύρος 210-150 K (FM to AFM/CO).
Η παραπάνω υπόθεση είναι σύµφωνη µε το σενάριο συνύπαρξης των δύο µαγνητικών Pnma φάσεων. Όµως, µε περαιτέρω
ελάττωση της θερµοκρασίας η κορυφή στα 400 cm -1 κυριαρχεί επί της κορυφής στα ~420 cm -1 , η οποία κάτω από τους 100
Κ είναι πολύ ασθενής ή δεν υπάρχει. Η προηγούµενη παρατήρηση έρχεται σε συµφωνία µε τα αποτελέσµατα της µαγνήτισης
όπου παρατηρήθηκε µια πάρα πολύ ασθενής FM φάση έως και τους 5 K, σε αντίθεση µε το συµπαγές όπου οι δύο φάσεις
συνυπάρχουν µέχρι τους 5 K [6]. Εποµένως, αποδίδουµε την κυριαρχία της AFM φάσης επί της FM στις τάσεις που
προκαλεί το υπόστρωµα STO (100) στο υλικό µας, προκαλώντας ένα φαινόµενο διαχωρισµού φάσεων.
Για τα υµένια LCMO/STO (100) και LCMO/SLGO (001) (Σχήµα 1(α) και (γ) αντίστοιχα) οι εντάσεις των
ταλαντώσεων JT στα 490 cm −1 (B 2g SS) και 605 cm −1 (A g AS) αυξάνονται µε την ελάττωση της θερµοκρασίας, υπονοώντας
την αύξηση της διαταραχής JT κι εποµένως την ύπαρξη µιας πιο διαταραγµένης Pnma δοµής [11,12]. Στην περίπτωση των
LCMO/STO (100) παρατηρήθηκε ίδια συµπεριφορά µε το συµπαγές, ενώ για τα υµένια LCMO/SLGO (001) η διαταραχή JT
φαίνεται να έχει ελαττωθεί, όπως προκύπτει από την έντασή της. Ακόµα η θερµοκρασία µετάβασης στην περίπτωση των
LCMO/SLGO (001) φαίνεται να έχει ελαττωθεί (σύγκριση φασµάτων LCMO/STO (100) 200 Κ µε LCMO/SLGO (001) 100
Κ). Στα λεπτά υµένια LCMO/STO (111) η διαταραχή JT είναι πολύ ασθενής µέχρι και τους 80 K. Στα φάσµατα των
διασταυρωµένων πολώσεων παρατηρείται ένα µεταλλικού τύπου φάσµα [11]. Αυτό συµφωνεί µε τις µετρήσεις
αγωγιµότητας, όπου επιβεβαιώθηκε η µεταλλική συµπεριφορά των υµενίων. Συνδυάζοντας τα αποτελέσµατα της
φασµατοσκοπίας Raman µε τις µετρήσεις αγωγιµότητας συµπεραίνουµε ότι οι δοµικές αλλαγές λόγω των τάσεων προκαλούν
την αύξηση του µηχανισµoύ διπλής ανταλλαγής (DE) και την µείωση της διαταραχής JT.
Phonon energy (cm -1 )
Συµπεράσµατα
Μελετήθηκαν µε φασµατοσκοπία Raman η επίδραση των τάσεων και οι δοµικές διαφοροποιήσεις σε λεπτά υµένια
La 0.5 Ca 0.5 MnO 3 . Αυτές επηρεάζουν τις µακροσκοπικές ιδιότητες των υµενίων, ενώ η ανάλυση της επιρροής της
θερµοκρασίας στα φωνόνια βοήθησε στην κατανόηση των µικροσκοπικών ιδιοτήτων των λεπτών υµενίων µαγγανιτών.
Αναφορές
[1] S. Jin, H. Tiefel, M. McCormack, R. Ramesh, L.H. Chen, Science 264 (1994) 413.
[2] A .P. Ramirez, J. Phys., Condens. Matter 9 (1997) 8171.
[3] A.J. Millis, P.B. Littlewood, B.I. Shraiman, Phys. Rev. Lett. 74 (1995) 5144.
[4] J. M. D. Corey, M. Viret, and S. von Molnar, Adv. Phys. 48 (1999) 167.
[5] M. N. Iliev and M. V. Abrashev, J. Raman Spectrosc. 32 (2001) 805.
[6] G. H Aydogdu, Y. Kuru, H.-U. Habermeier, to be published, E-MRS symposia, Strasbourg, 2007.
[7] M. V. Abrashev, J. Bäckström, L. Börjesson, M. Pissas, N. Kolev,and M. N. Iliev, Phys. Rev. B 64 (2001) 144429.
[8] P. G. Radaelli, D. E. Cox, M. Marezio, and S. W. Cheong, Phys. Rev. B 55 (1997) 3015.
[9] Q. Huang, J.W. Lynn, R.W. Erwin, A. Santoro, D.C. Dender, V.N. Smolyaninova, K. Ghosh, R.L. Greene. Phys. Rev. B
61 (2000) 8895. [9] W. Prellier, Ph. Lecoeur, and B. Mercey, J. Phys.: Condens. Matter13 (2001) R915.
[10] Y. M. Xiong, T. Chen, G. Y. Wang, X. H. Chen,X. Chen, and C. L. Chen, Phys. Rev. B 70 (2004) 094407.
[11] L. Martín-Carrón, A. de Andrés, M. J. Martínez-Lope, M. T. Casais, and J. A. Alonso, Phys. Rev. B 66 (2002) 174303.
[12] E. Liarokapis, Th. Leventouri, D. Lampakis, D. Palles, J. J. Neumeier,and D. H. Goodwin, Phys. Rev. B 60 (1999)
12758.
Η παρούσα εργασία χρηµατοδοτήθηκε στα πλαίσια του E.C. STREP No 517039 project “CoMePhS”, έργο 63/1512.
134