Striping of orbital-order with charge-disorder in optimally doped manganites
最佳摻雜錳礦中軌域有序電荷無序之條式排列
Wei-Tin Chen,* Chin-Wei Wang, Ching-Chia Cheng, Yu-Chun Chuang, Arkadiy Simonov, Nicholas C. Bristowe & Mark S. Senn,*
2022/01/22
為了在原子尺度下進行錳系鈣鈦礦結構氧化物龐磁阻效應（colossal magnetoresistance）產生機制的探討與說明，本研究利用特殊高壓固態合成法，設計製備一系列高品質、高晶性之亞穩態四重鈣態礦錳氧化物（quadruple perovskite AMn7O12，A = La1−xCax / Na1−xCax，Δx = 0.1），藉由不同價態A位元素之摻雜比例，進行錳離子氧化態與電子組態的仔細調控，並經由高解析度同步輻射X光以及中子繞射技術，進行對稱性元素之幅度調變解析。由於此系列固溶化合物晶格尺寸差異小（< 2%），結構中八面體傾角均一（138.7° ± 1.2°），且相變化前後結構維持a+a+a+ Glazer’s notation而無其他晶格扭曲，適合進行相關電子結構與長程軌域有序研究。研究結果可得到結構、相變溫度與摻雜比例之完整相圖，顯示本系列固溶錳氧化物在未產生電子態相分離狀態下，共有四種不同晶體結構與磁性結構區域，並可由對稱性元素分析觀察到其四方性（tetragonality）與軌域有序模式M3+與Σ2之漸變。於特定摻雜比例材料中，其軌域與電子形成特殊之有序絕緣、無序導電區域條紋狀交互排列，此結構上的特殊現象在原子尺度下解釋了外加磁場在此機能性氧化物材料中引發電阻變化的機制，並對未來龐磁阻材料提升工作溫度、強化感測靈敏度等調控提供新的研究方向，以提高此類材料未來在產業上的應用潛力。
研究動態
