Perovskitas de Mnmodelo atractor de huecos para el desarrollo de sensores magnetorresistentes

Abstract

Al estudiar el comportamiento magnéticas y eléctricas de los óxidos mixtos de manganeso con estructura perovskita, se considera en general que las propiedades dependen únicamente de la concentración de huecos electrónicos en la banda de conducción (Mn4 ), dejando al catión alcalinotérreo dopante como mero suministrados de Mn4 . Sin embargo existen hechos experimentales que sugieren un papel más relevante de dicho catión en el control de las propiedades magnéticas y eléctricas de dichos materiales. Por confirmar este hecho se han estudiado materiales en los que dejando constante la concentración de Mn4 se modifica la concentración de catión dopante mediante la introducción de una cantidad controlada de vacantes catiónicas. La concentración de Mn4 se ha fijado en el 50 , por ser esta una zona de composición en la cual, los comportamientos magnéticos y eléctricos varían rápidamente. Se ha encontrado que disminuyendo la concentración de Ca2 los materiales pasan de un comportamiento antiferromagnético y aislante, a uno ferromagnético y metálico. A su vez, se han aumentado las temperaturas de transición magnética y se han mejorado notablemente los valores de magnetorresistencia que presentan estos sistemas. Se ha puesto de manifies to que el papel del catión Ca2 no es el de mero suministrado de Mn4 al sistema, sino también en el localizador en su entorno de coordinación del Mn4 , originando la aparición de clústers nanométricos ferromagnéticos y metálicos. Por tanto, se debe estudiar la influencia del Ca2 de manera independiente, por ello se ha propuesto un nuevo tipo de diagrama de fases tridimensional, cuyos ejes son las concentraciones de Ca2 , Mn4 y las temperaturas de transición magnética. Se ha propuesto un modelo de localización de huecos electrónicos, que permite calcular las fracciones ferromagnéticas y antiferromagnéticas presentes en estos materiales, así como predecir su comportamiento magnético y eléctrico, a partir de parámetros composicionales. Con el fin de aumentar la temperatura a la cual se consiguen los valores más altos de magnetorresistencia, se sustituye el Ca2 por un catión de radio iónico más grande, el Sr2 . Con ello se han conseguido materiales con altos valores de magnetorresistencia por encima de la temperatura ambiente. Dadas las excelentes propiedades encontradas, se ha desarrollado un sensor de campo magnético continuo, basado en un disco sinterizado masivo de un material con vacantes catiónicas. El dispositivo es...