Вариационное исследование электронной теплопроводности модели решетки Андерсона: применение к манганитам с конфигурацией CMR (Re_1-xA_xMnO₃)

Используя вариационный метод, мы исследовали температурную зависимость электронной теплопроводности (КЭ) в редкоземельных манганитах, легированных ионами щелочноземельных металлов, которые демонстрируют хорошо известное поведение КМР (кандидомагнитного магнитосопротивления). Анализ основан на двухзонном (Ɩ-b) гамильтониане модели решетки Андерсона, подходящем для режима сильной электронно-решеточной связи Яна-Теллера (ЯТ), согласующемся с двухжидкостными описаниями, включающими (l-b) гибридизацию. Ключевые параметры модели включают кулоновское отталкивание «U», сильную связь Хунда «J_H» между спинами e_g и t_2g и гибридизацию «V» между l-поляронами и d-электронами одного и того же спина. В ферромагнитной металлической фазе расчеты показывают, что КЭ увеличивается с повышением температуры, а вблизи температуры перехода T_c ≈ 400 К наблюдается минимум или провал КЭ при фиксированных значениях «V», «J_H» и «x». Результаты, полученные для келина, демонстрируют типичный кристаллический характер, при этом рассеяние на границах зерен является основным механизмом, ограничивающим теплопередачу в этих соединениях.

1. Mleiki A., Hanen R., Rahmouni H., Guermazi N., Khirouni K., Hlil E.K., Cheikhrouhou A. Study of magnetic and electrical properties of Pr0.65Ca0.25Ba0.1MnO3 manganite. RSC Advances, 2018, 8 (55), P. 31755–31763.

2. Snini K., Rahmouni H., Ben Jemaa F., Ellouze M., Khirouni K. Investigation of structural, electrical and dielectric properties of Pr0.67Ba0.22Sr0.11Mn1−xFexO3 (0 ≤ x ≤ 0.2) perovskite. J. of Materials Science: Materials in Electronics, 2018, 29 (3), P. 2585–2592.

3. Zhou L., Fu Q., Zhou D., Xue F., Tian Y., Hao L. Magneto-electric coupling study in multiferroic La0.7Ba0.3MnO3–BaTiO3 composite ceramic at room temperature. Ceramics International, 2015, 41 (2), P. 2367–2372.

4. Mleiki A., Othmani S., Cheikhrouhou-Koubaa W., Cheikhrouhou A., Hlil E.K. Normal and inverse magnetocaloric effect and short-range ferromagnetic interaction in (Pr, Sm)0.5Sr0.5MnO3 phase-separated manganite. J. of Alloys and Compounds, 2016, 688, P. 1214–1224.

5. Yamada S., Abe N., Sagayama H., Ogawa K., Yamagami T., Arima T. Room-temperature low-field colossal magnetoresistance in double-perovskite manganite. Physical Review Letters, 2019, 123, 126602.

6. Jin S., Tiefel T.H., McCormack M., Fastnacht R.A., Ramesh R., Chen L.H. Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La–Ca–Mn–O films. Science, 1994, 264 (5157), P. 413–415.

7. Coey J.M.D., Viret M.V., Von Molnar S. Mixed-valence manganites. Advances in Physics, 1999, 48 (2), P. 167–293.

8. Merten S., Shapoval O., Damaschke B., Samwer K., Moshnyaga V. Magnetic-field-induced suppression of Jahn-Teller phonon bands in (La0.6Pr0.4)0.7Ca0.3MnO3: the mechanism of colossal magnetoresistance shown by Raman spectroscopy. Scientific Reports, 2019, 9 (1), 2387.

9. Panwar N., Rao A., Singh R.S., Syu W.K., Kaurav N., Kuo Y.K., Agarwal S.K. Magnetotransport, thermoelectric power, thermal conductivity and specific heat of Pr2/3Sr1/3MnO3 manganite. J. of Applied Physics, 2008, 104 (8), 083906.

10. Tachibana M., Takayama-Muromachi E. Thermal conductivity of colossal magnetoresistive manganites (La1−xNdx)0.7Pb0.3MnO3. Applied Physics Letters, 2008, 92 (24), 242507.

11. Ramakrishnan T.V., Krishnamurthy H.R., Hassan S.R., Pai G.V. Theory of manganites exhibiting colossal magnetoresistance. In: Colossal Magnetoresistive Manganites/ed. Chatterji T. Springer, Dordrecht, 2004, Chapter 10.

12. Alexandrov A.S., Bratkovsky A.M., Kabanov V.V. Phase coexistence and resistivity near the ferromagnetic transition of manganites. Physical Review Letters, 2006, 96 (11), 117003.

13. Panwar S., Singh I. A variational theory of the ground state of Anderson lattice. Solid State Communications, 1989, 72 (7), P. 711–716.

14. Panwar S., Singh I. Electronic specific heat and thermoelectric power of an Anderson lattice with finite f-band width. Physical Review B, 1994, 50 (4), 2110.

15. Panwar S., Singh I. Electrical resistivity and thermoelectric power of heavy fermions and mixed-valence systems. J. of Applied Physics, 1994, 76 (10), P. 6223–6225.

16. Panwar S., Singh I. Magnetic-nonmagnetic ground state of mixed-valence and heavy-fermion systems. Physica Status Solidi (b), 1993, 175 (2), P. 487–496.

17. Panwar S., Kumar V., Chaudhary A., Singh I. A variational theory of zero field electrical resistivity of colossal magnetoresistive manganites (Re1−xAxMnO3). Modern Physics Letters B, 2014, 28 (24).

18. Panwar S., Kumar V., Chaudhary A., Kumar R., Singh I. Theoretical study of magnetotransport properties of colossal magnetoresistive manganites (Re1−xAxMnO3): A variational treatment. Solid State Communications, 2015, 223, P. 32–36.

19. Panwar S., Kumar V., Singh I. A variational theory of Hall effect of Anderson lattice model: application to colossal magnetoresistance manganites (Re1−xAxMnO3). Solid State Communications, 2017, 266, P. 50–54.

20. Franz R., Wiedemann G. Ueber die Wa¨rme-Leitungsfa¨higkeit der Metalle. Annalen der Physik, 1853, 165 (8), P. 497–531.

21. Berman R. Thermal Conduction in Solids. Clarendon Press, Oxford, 1976, 193 p.

22. Thaljaoui R., Szewczyk D. Electrical and thermal properties of Pr0.6Sr0.4−xAgxMnO3 (x = 0.05, 0.1) manganite. J. of Materials Science, 2020, 55 (16), P. 6761–6770.