Cantidad de ejemplares: 1

Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales. Director/es: Levy, Pablo; Parisi, Francisco

El estudio de los óxidos de manganeso, conocidos también como manganitas, es hoy en día uno de los principales temas de investigación debido a las diversas propiedades que estos presentan. La relación entre el fenómeno de separación de fases (la coexistencia de dos o más fases con propiedades físicas distintas) que ocurre en algunas manganitas y la magnetoresistencia colosal (CMR) es el foco de la investigación en este campo de la materia condensada. Recientemente se ha mostrado que la magnetoresistencia de algunos sistemas con separación de fases está determinada por un mecanismo que fue denominado "aumento de fase inducido por campo". La hipótesis básica del mismo es que en un experimento en que el material es enfriado en presencia de campo magnético, es posible afectar la fracción relativa de las fases coexistentes. Esto es lo que origina el efecto de CMR de bajo campo en manganitas con separación de fases, hecho también sugerido en un trabajo teórico reciente. En el presente trabajo realizamos mediciones de transporte eléctrico y magnetoresistencia en muestras policristalinas de La0.5Ca0.5MnO3. Analizamos los efectos de la aplicación de un campo magnético moderado, ciclados térmicos y relajaciones temporales, en el marco de la problemática de la separación de fases. El compuesto La0.5Ca0.5MnO3, paramagnético a temperatura ambiente, presenta una transición a un estado mayoritariamente ferromagnético con comportamiento de tipo metálico (FMM) a T sub c=225 K y un estado mayoritariamente antiferromagnético con orden de carga (AFCO) para T menor a T sub co=150 K, coexistiendo con el ferromagnético. La cantidad y distribución de la fase FMM queda básicamente determinada en un rango cercano a T sub co y no hay cmabios en las fracciones relativas por debajo de 70 K. Las mediciones de transporte fueron realizadas en el rango de temperaturas de 30 a 300 K bajo la aplicación de distintos campos magnéticos (H). Los resultados fueron interpretados en términos del efecto del crecimiento de la fase FMM (f) inducido por el campo. El comportamiento de f(H) se obtuvo a través de mediciones de magnetización y resistividad, y se obtuvo el coeficiente de expansión alfa sub f, que relaciona f con H. Este coeficiente fue utilizado para una descripción cuantitativa de la dependencia de la resistividad con el campo aplicado, usando un modelo de transporte a través de una mezcla binaria. El acuerdo entre los datos experimentales y calculados ayuda a comprender mejor el mecanismo de la CMR en manganitas con separación de fases. Observamos además que es posible obtener cambios en las fracciones relativas de las fases mediante ciclados térmicos. Vimos que luego de cada ciclado entre 30 y 300 K, se produce un incremento de la resistencia por debajo de 200 K, indicando la existencia de un efecto de memoria de la historia térmica. Esto podría estar relacionado con un cambio en las fracciones relativas de las fases coexistentes luego de cada ciclado, cuyo origen puede estar relacionado con la transición de fase estructural que ocurre en el material por debajo de T sub co. También estudiamos la relajación temporal de la resistividad a temperatura fija, notoria entre 80 y 200 K, caracterizada por el crecimiento de la resistencia, que no satura en tiempos del orden de 10 a la 4 seg. Estas relajaciones indican que la coexistencia de fases observada a baja temperatura tiene origen, en parte, en la metaestabilidad de la fase ferromagnética por debajo de T sub c. Tanto el efecto de memoria como las relajaciones son menos notorios cuando el ciclado se realiza en presencia de campo magnético, lo cual es consistente con el hecho de que el mismo puede inhibir la formación de regiones AFCO cuando se aplica durante todo el ciclado. Se presenta una discusión sobre las posibles relaciones entre el efecto de la aplicación de campo magnético y los ciclados térmicos.

The study of manganese oxides, also known as manganites, is nowadays one of the main areas of investigation in the field of condensed matter physics due to the so many interesting properties that they have. The relation between the phase separation phenomena (the coexistence of two or more phases with different physical properties) occuring in some manganites and the colossal magnetoresistance effect is the focus of extensive research. Recentrly, it has been shown that the magnetoresistance (MR) effect observed in some phase separated (PS) systems can be accounted for by a single mechanism called "field induced fraction enlargement"(FFE). The main hypothesis lying in it was that by applying a low magnetic field in a field-cooled experiment it is possible to affect the relative fraction of the coexisting phases. This is what drives the colossal low field MR in PS manganites, a fact also suggested in a recent theoretical work. In the present work, we analyze the effect of low magnetic fields on the eletrical transport of polycrystalline samples of the PS compound La0.5Ca0.5MnO3, which is paramagnetic at room temperature, undergoes a phase transition to a mainly ferromagnetic state with metallic like behaviour (FMM) at T sub c=225 K and a charge ordered antiferromagnetic (AFCO) state for T<T sub co=150 K, on cooling. However, at low temperature, a fraction of the FMM phase remains trapped in the AFCO host. Its magnitude and spatial distribution are mainly determined in a temperature region close to T sub co, and no changes (in/of) the relative fractionsof the coexisting phases occurs below 70 K. Transport measurements were performed between 30 and 300 K under the application of a low magnetic field (H). The results were interpreted in terms of the FFE mechanism of the FMM phase (f).The behaviour of f(H) was obtained through magnetization and resistivity experiments and the fraction expansion coefficient alpha sub f, which relates f with H, was calculated. This coefficient was used for the quantitative description of the field dependence of the resistivity data, using a model of transport through a binary mixture. The agreement between observed and calculated data gives a major insight into the FFE mechanism in PS systems. We also observe that it is possible to make changes on the relative frations of the coexisting phases by performing thermal cycles of the samples. We establish that after a thermal cycle between 30 and 300 K an increment of the low temperature resistivity is achieved, indicating the existence of a memory effect related to the thermal history of the sample. This could be related to changes in the relative fraction of the coexisting phases given by the structural phase transition that takes place below T sub co. Isothermal relaxation experiments were also performed, showing an increment in the resistivity in the range from 80 to 200 K. This effect suggest that the coexistence observed in the low temperature regime has its origin in some kind of metastability of the FMM phase below T sub c. The memory and relaxation effectsare less significant when a low magnetic field is applied durign the experiment, which indicates that the field can inhibit in a some proportion the FMM - AFCO phase transition. A discussion about possible relations between the MR effect and the thermal cycling is presented

Lugar de trabajo: Centro Atómico Constituyentes