Научный руководитель: Гайдуков Ю.П., доктор физ.-мат. наук
Соавторы: Данилова Н.П., кандидат физ.-мат. наук, с.н.с., МГУ физический ф-т.

Известно, что в манганитах La_1-xSr_xMnO₃, в которых трехвалентный ион La замещен двухвалентным ионом Sr, наблюдается целый ряд структурных и магнитных переходов, особенно при низком уровне легирования. Это дает сложную T-x фазовую диаграмму. Обычно ее связывают с эффектом Яна-Теллера для ионов Mn³⁺, предполагая сильную связь между электронной, спиновой и решеточной подсистемами. Однако исследованию упругих модулей, дающих ценную информацию об этом, посвящено совсем небольшое число работ. Целью наших исследований является наблюдение особенностей поведения упругих модулей образцов манганитов, установление связи этих особеностей с различными магнитными и структурными фазовыми переходами и сравнение с фазовыми диаграммами [1, 2] (рис. 1), полученными из измерений магнитных, структурных и кинетических свойств образцов La_1-xSr_xMnO₃, и попытки.

На монокристаллических образцах соединений La_1-xSr_xMnO₃ (x = 0.1, 0.125, 0.15, 0.175, 0.2) в интервале температур T = 70 - 300 К были исследованы зависимости поперечной V_t(T) и продольной V_l(T) скоростей звука и магнитной восприимчивости c _ac(T) [3, 4]. Образцы представляли собой тонкие плоскопараллельные пластинки в форме дисков, квадратов, прямоугольников и полудисков толщиной около 1 мм, их другие линейные размеры - от 2.5 до 8 мм. Исследование поведения скорости звука проводилось резонансным бесконтактным методом, для чего была разработана оригинальная методика измерения скорости звука [5].

Для составов с уровнем легирования x = 0.2, 0.175 мы обнаружили, что при понижении температуры звук начинал возбуждаться вблизи температуры Кюри. При фазовом переходе из парамагнитного (PM) в ферромагнитное (FM) состояние наблюдался рост скорости звука на 6-8%. При дальнейшем понижении температуры при структурном переходе из ромбоэдрической (R) в слабоискаженную орторомбическую (O) фазу наблюдалось резкое возрастание скорости звука на 15-20%.

Для составов с x = 0.15, 0.125, 0.1 при понижении температуры наблюдается последовательность близких по температуре магнитных переходов (из PM-состояния в состояние кантованного антиферромагнетика (CA) и из CA- в FM-состояние) и структурного перехода (из орторомбической фазы с сильными Ян-Теллеровскими искажениями (O') в псевдокубическую фазу (O'')). Сравнение полученных зависимостей V_t(T), V_l(T) и c _ac(T) с T-x фазовой диаграммой свидетельствует о том, что звук начинает возбуждаться выше температуры первого магнитного перехода T_PM-CA. С дальнейшим понижением температуры V(T) плавно уменьшается, проходя T_PM-CA без каких-либо заметных аномалий и достигает глубокого минимума (уменьшение на 20-30%). После прохождения этого минимума происходит скачкообразное увеличение (до 15%) скорости звука и ее дальнейший постепенный рост еще более чем на 15%. Мы считаем, что причина этого постепенного роста - новое ферромагнитное состояние образца, а скачкообразное изменение связанно со структурным переходом O' - O''. При этом мы наблюдаем совпадение температуры магнитного T_CA-FM и структурного T_O'-O'' переходов.

Отметим, что различия в поведении V_t(T), V_l(T) и c _ac(T) для образцов с x<0.15 и x>0.15должны быть отнесены к различным последовательностям структурных и магнитных фазовых переходов.