망간산화물의 상전이와 교환장 요동에 대한 연구

Abstract

CMR 현상을 보이는 대표적 물질인 $La_{1-x}A_xMnO_3$에 대하여 연구하였다. 이 물질에서 상분리 현상은 광범위 하게 나타나는 것으로 알려져 있는데 특히 x≤0.2 인 low-doping 영역에서 상분리와 관련하여 서로 다른 두가지 이론적 모델이 제안 되었는데 그 첫 번째는 charge segregation type이고 두 번째는 electro neutral type이다. 본 논문에서는 산소의 분포를 확인할 수 있는 La NMR 실험과 홀의 분포를 확인할 수 있는 Mn NMR 실험을 통하여 두 이론중 어느 이론이 타당한지 조사하였다. 위 두 실험결과 강자성 영역에는 홀 뿐만 아니라 산소도 집중되어 있음을 확인하였으며 이는 강자성 영역과 반강자성 영역이 전기적으로 중성임을 의미한다. 이 실험 과정에서 상분리가 Percolation threshold 영역에 도달할 경우 새로운 MR peak이 보임을 관찰 하였는데 이는 바로 상분리가 CMR 현상의 원인중 하나임을 시사하는 것이다. 두 번째 실험 주제로 위 물질의 상전이 과정에 대하여 연구하였다. 이중교환 기작은 이론적으로 2nd order 상전이를 예측하는데 Tc가 270 K 보다 낮은 물질은 1st order 상전이를 보인다. 여기서 이중교환 기작이 적용되는 물질에 대하여 상전이 온도 Tc가 바로 2nd order와 1st order를 결정지을 수 있는 변수임을 보였으며 이는 layered 구조의 물질에서조차 성립한다는 것을 보였다. 마지막으로 Tc가 높은 물질과 낮은 물질의 상전이 온도 근처에서의 현상을 종합적으로 살펴봄으로써 교환장 요동 현상의 도입과 그 크기의 비교를 통하여 새로운 모델을 제안하였다. 새로 제안한 모델은 요동 현상이 커질수록 ordering이 발생하는 NIOT 현상을 보였으며 이러한 결과를 이용하여 LSMO의 Tc 보다 LBMO의 Tc가 낮은 이유를 설명할 수 있었다.