Recently, lanthanum manganites Lai-XAXMnO3 (A is a divalent alkaline-earth ion) have raised an intensive interest, which is stimulated by the observation of a colossal magnetoresistance (CMR) effect. It has been known that phase separation appears broadly in these materials. Especially, for the phase separation appearing in the low-doped range (x<0.2), two different theories were proposed. one theory represented the phase separation of a charge segregation type and the other did elecroneutral type. I found out that the later theory is right from the La NMR representing the oxygen distribution and Mn NMR the hole density. The holes as well as the oxygens are dense in the ferromagnetic region, supporting that the ferromagnetic and antiferromagnetic regions are electrically neutral with each other. In addition, such a phase separation plays an important role in the CMR effect especially in the percolation threshold region.
Next, I studied the mechanism of the phase transition. Double exchange model predicts the second order phase transition, but the CMR materials with low Tc show the first order phase transition. I found out that Tc 270 K is a very important variable which determines the order of phase transition, and it was also applied to layered maganites. Lastly, I studied the exchange field fluctuation effects. This model predicts the noise-induced ordering transition and it can be applied to explaining the reason why Tc of LBMO is higher than that of LSMO.
CMR 현상을 보이는 대표적 물질인 $La_{1-x}A_xMnO_3$에 대하여 연구하였다. 이 물질에서 상분리 현상은 광범위 하게 나타나는 것으로 알려져 있는데 특히 x≤0.2 인 low-doping 영역에서 상분리와 관련하여 서로 다른 두가지 이론적 모델이 제안 되었는데 그 첫 번째는 charge segregation type이고 두 번째는 electro neutral type이다. 본 논문에서는 산소의 분포를 확인할 수 있는 La NMR 실험과 홀의 분포를 확인할 수 있는 Mn NMR 실험을 통하여 두 이론중 어느 이론이 타당한지 조사하였다. 위 두 실험결과 강자성 영역에는 홀 뿐만 아니라 산소도 집중되어 있음을 확인하였으며 이는 강자성 영역과 반강자성 영역이 전기적으로 중성임을 의미한다. 이 실험 과정에서 상분리가 Percolation threshold 영역에 도달할 경우 새로운 MR peak이 보임을 관찰 하였는데 이는 바로 상분리가 CMR 현상의 원인중 하나임을 시사하는 것이다.
두 번째 실험 주제로 위 물질의 상전이 과정에 대하여 연구하였다. 이중교환 기작은 이론적으로 2nd order 상전이를 예측하는데 Tc가 270 K 보다 낮은 물질은 1st order 상전이를 보인다. 여기서 이중교환 기작이 적용되는 물질에 대하여 상전이 온도 Tc가 바로 2nd order와 1st order를 결정지을 수 있는 변수임을 보였으며 이는 layered 구조의 물질에서조차 성립한다는 것을 보였다. 마지막으로 Tc가 높은 물질과 낮은 물질의 상전이 온도 근처에서의 현상을 종합적으로 살펴봄으로써 교환장 요동 현상의 도입과 그 크기의 비교를 통하여 새로운 모델을 제안하였다. 새로 제안한 모델은 요동 현상이 커질수록 ordering이 발생하는 NIOT 현상을 보였으며 이러한 결과를 이용하여 LSMO의 Tc 보다 LBMO의 Tc가 낮은 이유를 설명할 수 있었다.
