Colossal magnetoresistance of double-ordered perovskite $Sr_{2}FeMoO_{6}$ ceramics and sputter-deposited films

$Sr_{2}FeMoO_{6}$ 소결체와 스퍼터링법으로 제조된 박막의 초거대자기저항현상에 관한 연구

  • 이원종 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 장원위 (한국과학기술원 재료공학과)
  • Published : 2002.02.01

Abstract

Abstract The stoichiometric and double-ordered perovskite $Sr_2FeMoO_6$ (SFMO) polycrystalline ceramics were fabricated by sintering at above $900^{\circ}C$ in $H_2$(5%)/Ar reductive ambient. SMO polycrystals showed good ferromagnetic properties andmagnetrotesistqnce ratios of about 15 % at 8K and 3 % at room temperature. Amorphous SFMO thin films were deposited on $LaA1O_3$ and $SrTiO_3$ single crystal substrates using rf sputtering method with the SFMO polycrystalline ceramic target. Double-ordered perovskite polycrystalline SFMO thin films were fabricated by solid state crystallization by annealing the deposited amorphous films at above $680^{\circ}C$ in $H_2$(5%)/Ar reductive ambient. SFMO thin films exhibited ferromagnetic behavior. Their magnetroresistance ratios, however, were only 0.3~0.5% at 8K and disappeared with increasing the measuring temperature. This was attributed to the absence of magnetic spin tunneling between grains due to the porous structure and non-stoichiometric composition of the deposited films.

$H_2$(5%)/Ar의 환원분위기에서 $900^{\circ}C$ 이상의 온도로 소결함으로써 화학양론적인 조성비를 만족하면서 이중 페롭스카이트 구조를 갖는 $Sr_2FeMoO_6$ (SFMO) 소결체를 제조하였다. SFMO 소결체는 우수한 강자성 특성을 나타내었고 8K에서 15%와 상온에서 3% 정도의 자기저항비를 나타내었다. 이 SFMO 소결체를 타겟으로하여 스퍼터링법으로와의 단결정 기판 위에 비정질 SFMO 박막을 증착한 후, 적절한 H$_2$(5%)/Ar의 환원분위기, $680^{\circ}C$ 이상) 열처리 조건의 고상결정법으로 이중 페롭스카이트 구조의 다결정 SFMO 박막을 제조하였다. 이 SFMO 박막은 강자성 특성을 잘 나타내었으나, 자기저항 특성은 상온에서는 나타나지 않았고 8K에서 약 0.3-0.5%의 자기저항비를 나타내었다. 이와같이 박막의 경우 자기저항 특성이 떨어지는 이유는 제조된 SFMO 박막이 화학양론비를 만족하지 못하고 조직의 치밀도가 떨어져서 결정립 사이에서 발생하는 자기스핀 터널링이 제대로 발생하지 못하였기 때문이라 생각되었다.

Keywords

References

  1. J. Magn. Magn. Mater v.193 no.29 Magnetic recording beyond the first 100 Years D.E. Speliotis
  2. Science v.264 no.143 Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La-ca-Mn-O films S. Jin;L.H. Tiefel;M. McCormack;R.A. Fastnacht;R. Ramesh;L.H. Chen
  3. Magnetic and magnetotransport properties of the ordered perovskite Sr₂FeMoO6 Splid State Communications v.110 no.435 B. Garcia-Landa;C. Ritter;M.R. Ibarra;J. Blaso;P.A. Algarabel;R. Mahendiran;J. Garcia
  4. Appl. Phys. Lett. v.74 no.1737 Large room-temperature intergrain magnetoresistance in double perovskite SrFe₁_x (Mo or Re)xO₃ T.H. Kim;M. Yehara;S.W. Cheong
  5. Nature v.395 no.677 Room-temperature magnetoresistance in an oxide material with an ordered double-perovskite structure K.I. Kobayashi;T. Kimura;H. Sawada;K. Terakura;Y. Tokura
  6. Appl.Phys.Lett. v.74 no.2215 Epitaxial thin films of ordered double perovskite Sr₂FeMoO6 T. Manako;M. Izumi;Y. Konishi;K.I. Kobayashi
  7. Appl. Phys. Lett. v.74 no.3696 Pulsed-laser-deposited epitaxial Sr₂FeMoO6_y thin films:Positive and negative magnetoresistance regimes H. Asano;S.B. Ogale;J. Garrison;A. Orozoco;Y.H. Li;E. Li;V. Smolyaninova;C. Galley;M.Downes;M. Rajeswari;R. Ramesh;T. Venkatesan
  8. Phys. Rev. v.100 no.545 Neutron diffraction study of the magnetic properties of the series of perovskite-type compounds [(1-x)La, xCa]MnO₃ E.O. Wollan;W.C. Koehler
  9. Phys. Rev. Lett. v.71 no.2331 Giant negative magnetoresistance in perovskitelike La⅔Ba⅓MnOx ferromagnetic films R. von Helmolt;J. Wecker;B. Helzapfel;L. Schultz;K. Samner
  10. Appl. Phys. Lett. v.63 no.1990 Magnetoresistance in manganese oxide with intrinsic antiferromagnetic spin structure K. Chahara;T. Ohono;M. Kasai;Y. Kozono
  11. Appl. Phys. Lett. v.65 no.2108 Giant magnetoresistance in La₁_xSrxMnOx films near room temperature H.L. Ju;C. Kwom;Qi Li;R.L. Greene;T. Vankatesan