TÍNH CHẤT CỦA CÁC HỢP CHẤT La2/3Ca1/3Mn1-xTMxO3- PHA TẠP KIM LOẠI 3d
4.3.1. 6 Điện trở của cỏc mẫu
Hỡnh 4.5 trỡnh bày sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ của cả năm mẫu cú cỏc thành phần Fe, Co, Ni, Cr và Al thay thế cho Mn. Ta thấy khi thay thế 10% của Fe cho Mn, chuyển pha kim loại điện mụi hoàn toàn biến mất và điện trở của mẫu tăng khi nhiệt độ giảm. Sự xuất hiện của trạng thỏi sắt từ - điện mụi trong vựng nhiệt độ thấp cho thấy sự cạnh tranh mạnh giữa tương tỏc trao đổi kộp (DE), tương tỏc siờu trao đổi (SE) và mộo mạng JT. Do cỏc ion Fe3+ đơn thuần chỉ tham gia cỏc tương tỏc siờu trao đổi Fe3+-Mn3+ và Fe3+-Fe3+ mà khụng tham gia vào tương tỏc trao đổi kộp Fe3+-Mn4+ dẫn tới tương tỏc siờu trao đổi là thắng thế trong vựng nhiệt độ thấp. Việc khụng tham gia vào tương tỏc trao đổi kộp của cỏc ion Fe cũn làm giảm số điện tử nhảy linh động và hỡnh thành cỏc tõm tỏn xạ tại cỏc vị trớ cú Fe thay thế cho Mn, tất cả cỏc điều trờn dẫn tới sự hỡnh thành trạng thỏi sắt từ điện mụi trong vựng nhiệt độ thấp. Cũng giống như trường hợp của Fe, sự thay thế 10% Co cho Mn cũng dẫn tới làm mất chuyển pha kim loại -
điện mụi và điện trở tăng khi nhiệt độ giảm. Hiện tượng trờn cũng được giải thớch giống như trường hợp của Fe, cỏc ion Co thay thế cho Mn chỉ tham gia vào tương tỏc siờu trao đổi SE mà khụng hỡnh thành tương tỏc trao đổi kộp DE giữa Co3+-Mn4+ do vậy làm giảm cường độ tương tỏc DE trong mẫu. Sự khỏc biệt giữa trường hợp thay thế Fe và Co ở đõy là do Co cú nhiều trạng thỏi spin do vậy sẽ cú nhiều biểu hiện khỏc nhau khi Co thể hiện ở cỏc trạng thỏi spin khỏc nhau. Mặt khỏc, cần phải chỳ ý là bỏn kớnh của ion Co nhỏ hơn bỏn kớnh ion của Mn do vậy cần phải tớnh đến cả ảnh hưởng của mộo mạng JT xuất hiện khi Co thay thế cho Mn. Sự xuất hiện trạng thỏi điện mụi khi thay thế Co cho Mn cũng được N. Gayathri và cộng sự [38] phỏt hiện trong hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3. Kết quả cho thấy với trường hợp tương tỏc DE mạnh (x = 0 và 1), chuyển pha kim loại - điện mụi xuất hiện lõn cận nhiệt độ chuyển pha sắt từ – thuận từ, cũn cỏc mẫu trung gian (0,05 < x < 1) thể hiện tớnh chất dẫn điện mụi. Việc thay thế Co cho Mn dập tắt nhanh từ trở của hệ nhưng lại xuất hiện từ trở trong vựng nhiệt độ thấp xa TC. Cỏc kết quả thu được trờn là phự hợp với cỏc kết quả thu được trong [35,38].
Khỏc với cỏc kết quả thu được với mẫu thay thế Fe và Co cho Mn, kết quả đo điện trở phụ thuộc nhiệt độ trong từ trường 0 của mẫu pha tạp Ni, Cr và Al cho thấy xuất hiện một chuyển pha kim loại điện mụi tương ứng tại cỏc nhiệt độ 131K, 145K và 245K. Kết quả này cho thấy ion Ni và Al khụng những khụng tham gia vào tương tỏc trao đổi kộp (DE) mà cũng khụng làm tăng cường tương tỏc siờu trao đổi phản sắt từ - điện mụi (SE) do vậy mới hỡnh thành trạng thỏi kim loại trong vựng sắt từ. Tuy nhiờn, cú sự khỏc biệt khỏ rừ giữa nhiệt độ chuyển pha TC và TP, nhiệt độ chuyển pha kim loại điện mụi nhỏ hơn so với nhiệt độ chuyển pha sắt từ thuận từ cho thấy dường như chuyển pha kim loại - điện mụi được quyết định bởi trật tự từ địa phương hơn là trật tự sắt từ khoảng rộng ở trong toàn bộ mẫu. Ở nhiệt độ T nhỏ hơn hoặc bằng TC cú sự tồn tại của cỏc đỏm sắt từ (bao gồm chủ yếu là Mn3+ và Mn4+), chỳng sẽ cú tớnh dẫn kim loại và vựng giàu Mn3+ ở giữa cỏc hạt sẽ cú tương tỏc phản sắt từ là chủ yếu. Khi nhiệt độ giảm xuống, sự từ hoỏ địa phương tăng lờn, ngày càng nhiều cỏc spin lõn cận bị
định hướng trong đỏm sắt từ đú dẫn đến sự tăng lờn về kớch thước đỏm. Tớnh chất điện quan sỏt được như trờn cú thể phụ thuộc vào cỏc đúng gúp tương quan từ cỏc đỏm sắt từ kim loại và cỏc biờn hạt mang tớnh điện mụi. Khi kớch thước hạt tinh thể nhỏ, sự đúng gúp tương quan của vựng điện mụi tăng lờn dẫn đến điện trở suất lớn và nhiệt độ TP giảm. Với trường hợp Cr việc xỏc định ion Cr3+ cú tham gia tương tỏc với Mn3+ cũn nhiều tranh cói. Cỏc tỏc giả trong [13,40] cho rằng cỏc tương tỏc giữa Cr3+ và Mn3+ giống như tương tỏc DE giữa Mn3+ và Mn4+ khi lượng Cr thay thế là nhỏ trong khi với lượng Cr thay thế lớn hơn tương tỏc này lại là tương tỏc phản sắt từ. Tuy nhiờn với việc thay thế cho Mn bởi Cr với nồng độ nhỏ thỡ ảnh hưởng của Cr đến tớnh dẫn là khụng lớn do vậy vẫn hỡnh thành chuyển pha kim loại điện mụi trong mẫu chứa Cr.