Investigation of chemical pressure effect on magneto-electrical properties in La1.4Ca1.6Mn2O7 manganites

Abstract

Bu çalışmada katkılı-tabakalı perovskit yapılarda (La1-yREy)1.4Ca1.6Mn2O7formunda kimyasal basınç etkisi ele alınmıştır. Kimyasal basıncın etkisi, farklıoranlarda (y) bazı nadir toprak elementleri (RE) (Gd, Sm, Nd, Pr) ile dopingyapılarak A-bölgesi yarıçapı 〈??〉 değiştirilerek incelenmiş ve katıhal reaksiyonyöntemi ile üç seri bileşik hazırlanmıştır. Her bir serinin yarıçapı 1.3213, 1.3353,1.3423 Å olarak belirlenmiştir.Mikro yapısal karakterizasyon için, X-ışını kırınımı (XRD), Rietveld yapısalanalizleri, taramalı elektron mikroskobu ve X-ışını analiz (EDX) ölçümleriyapılmıştır. Metal-Yalıtkan (M-I) geçiş sıcaklığı (TM-I) ve manyetoresistans (MR)değerlerini belirlemek için 0.4 T manyetik alan altında 5-300 K sıcaklık aralığındadirenç-sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Ferromanyetik(FM)-antiferromanyetik(AFM) faz geçiş sıcaklığını (Tc) elde etmek için A.C duyarlılık ölçümleriyapılmıştır.Tüm numunelerde, tetragonal yapıda I4/mmm boşluk grubunda kristalizasyonvardır. Birim hücre hacimleri artan 〈??〉 ile lineer olmamakla birlikte bir artışgöstermiştir. Partikül boyutu dağılımı homojendir ve EDX spektrumu, tümelementlerin tüm numunelerde herhangi bir kayıp olmaksızın mevcut olduğunudoğrulamıştır. Tüm örnekler tipik M-I ve FM-AFM faz geçişini gerçekleştirir vedaha büyük 〈??〉 yarıçaplı gruplarda TMI ve TC değerlerinin yüksek değerlerekaydığını gözlemleyebiliriz. En büyük MR değeri (73K'da% 55.09), en küçük 〈??〉değerine sahip grup içindeki LPCMO örneğinde gözlendi.Sonuçlar, kimyasal basıncın taşıyıcı lokalizasyon etkisinin gücünü değiştirerekelektromanyetik transfer özelliklerini etkilediği şeklinde yorumlanabilir.ANAHTAR KELİMELER: Çift tabakalı manganitler, Kimyasal Basınç, Elektromanyetik Geçiş, Manyetodirenç.

In this study, a detailed study was done about the doped-layered perovskite structureunder the influence of chemical pressure as the formation of (La1-yREy)1.4Ca1.6Mn2O7. The effect of chemical pressure was examined by altering theA-site radius, 〈??〉 , by doping with the Rare Earths (RE) (Gd, Sm, Nd, Pr) indifferent proportions (y) and three series of compounds were prepared, with threedifferent 〈??〉, 1.3213, 1.3353, 1.3423 Å, by solid-state reaction method.The micro-structural characterization was studied by using X-ray powderdiffraction (XRD), Rietveld structural refinements, scanning electron microscopyand X-ray analysis (EDX). The electrical transport properties were determined inthe temperature range of 5-300 K under a 0.4 T magnetic field. The metal-insulator(M-I) transition temperature (TM-I) and magnetoresistance (MR) values weredetermined. The A.C susceptibility measurements were performed to obtain theferromagnetic (FM)-antiferromagnetic (AFM) phase transition temperature (Tc).All samples were crystallized in the I4/mmm space group in the tetragonal structureand a nonlinear increase in unit cell volume with increasing 〈??〉. The particle sizedistribution is almost homogenous and the EDX spectrum confirmed that allelements present in all samples without any loss of integrated elements. All samplesexecute the typical M-I and FM-AFM phase transition and with increasing 〈??〉, TMIand Tc shift towards higher values. The largest MR (55.09 % at 73K) was observedon the LPCMO material within the group with the smallest 〈??〉.The results indicated that the chemical pressure could affect electromagnetictransfer properties by altering the strength of the carrier localization effect.KEYWORDS: Double layered manganites, Chemical Pressure, Electro-magnetictransport, Magnetoresistance