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Neutron Scattering Studies on Magnetic Excitations in Complex Ordered Manganites

By Daniel Senff

Abstract

Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit umfasst die Untersuchung des magnetischen Anregungsspektrums dreier unterschiedlicher Manganoxide mittels inelastischer Neutronenstreuung. Die Eigenschaften von LaSrMnO(4) sind bestimmt durch das für Manganate typische komplexe Wechselspiel zwischen orbitalen und Ladungsfreiheitsgraden mit dem Gitter, und der Grundzustand von LaSrMnO(4) weist einige äußerst ungewöhnliche Eigenschaften auf. Die Analyse des magnetischen Anregungsspektrums legt einen inhomogenen Grundzustand nahe, in dem ferromagnetische orbitale Cluster oder Polaronen in einen antiferromagnetisch geordneten Hintergrund eingebettet sind. Das dotierte System La(0.5)Sr(1.5)MnO(4) zeichnet sich durch eine sehr stabile ladungsgeordnete Phase aus, die zur Zeit in der Literatur kontrovers diskutiert wird. Auf Grundlage der beobachteten Spinwellendispersion finden wir eine exzellente Übereinstimmung mit einem klassischen Ansatz zur Beschreibung des geordneten Zustandes, während ein alternativer Zugang eindeutig ausgeschlossen werden kann. Der starke Unterschied zwischen ferro- und antiferromagnetischen Austauschenergien führt zu dem Schluss, dass der geordnete Zustand als eine schwache AFM-Kopplung stabiler FM-Ketten zu interpretieren ist. Diese Folgerung wird weiterhin belegt durch die thermische Entwicklung des geordneten Zustandes, der oberhalb des Néel-Übergangs mit einer ferromagnetischen Phase konkurriert, und durch die Dotierungsabhängigkeit, die ein stark unterschiedliches Verhalten im Bezug auf zusätzliche Elektronen oder Löcher aufweist. Im Perowskit TbMnO(3) ist das Auftreten einer spontanen elektrischen Polarisation eng an eine komplexe magnetische Struktur gekoppelt. Durch eine genaue Analyse der verschiedenen magnetischen Anregungen können die mit dem ferroelektrischen Übergang korrelierten magnetischen Anregungen identifiziert werden, die auf Grund der starken magnetoelektrischen Kopplung als eine neue Art kollektiver Anregungen -- stark gemischte Magnon-Phonon-Anregungen -- zu interpretieren sind. Die detaillierte Untersuchung der Impuls-, Temperatur- und Feldabhängigkeit dieser Anregungen ist in Übereinstimmung mit verschiedenen Vorhersagen aktueller Theorien zur Erklärung der ungewöhnlich starken magnetoelektrischen Kopplung in der Familie multiferroischer Oxide

Topics: Physics
Year: 2007
OAI identifier: oai:USBKOELN.ub.uni-koeln.de:2277

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