63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada

MEDIDAS DE RESISTIVIDADE ELÉTRICA EM MANGANITAS DE Nd0,5Ca0,5Mn1-xCrxO3, 0,0 ≤ x ≤ 0,07

Horácio Coelho Júnior 1 Alessandro de Souza Carneiro 2

1. Departamento de Física, Universidade Federal de Goiás - Campus Catalão 2. Prof. Dr./Orientador - Depto.de Física - Campus Catalão

INTRODUÇÃO:

Alguns poucos compostos ditos isolantes ou metalicos exibem a propriedade de transformar-se um no outro em condições moderadas de temperatura e pressão: isso é chamado de transição metal-isolante (MI.) Entre estes compostos destacam-se os óxidos de manganês, conhecidos como manganitas, que se cristalizam em uma estrutura cristalina do tipo perovskita Nd0,5Ca0,5Mn1-xCrxO3. A mistura de diferentes valências permite diversos fenômenos como, por exemplo, a coexistência de regiões metálicas (FM) e paramagnéticas isolantes (PI), ocorrência de ordenamento de carga (OC) e separação ou coexistência de fases. Neste sistema, o Nd com valência +3 coexiste com Ca com valencia +2. O estudo destes óxidos teve início com os trabalhos pioneiros de Jonker e Van Santen em 1950. Por outro lado, o interesse nestes materiais ocorreu a partir de 1994 após a descoberta do fenômeno da magnetorresistência colossal. Vale ressaltar que pequenas substituições químicas como, por exemplo, de Cr no sitio do Mn são capazes de induzir uma transição do tipo metal isolante. A partir das curvas de transporte elétrico e de ajustes teóricos usando o modelo de Arrhenius foram obtidas as energias de ativação (Ea) das amostras.

METODOLOGIA:

As medidas de resistividade elétrica ρ(T) como função da temperatura foram realizadas em todas as amostras visando obter informações a cerca das suas propriedades de transporte. Para isso, as pastilhas das amostras foram cortadas na forma de paralelepípedos regulares de ~ 2x2x10 mm3 e montadas sobre a haste de medidas. O método utilizado de quatro pontas dc consiste em fixar na amostra quatro fios com uma tinta metálica (epoxy de prata). Os fios da amostra foram ligados a uma fonte de corrente contínua artesanal operando com 1 mA. Enquanto que os dados de tensão foram obtidos usando uma fonte de corrente/tensão Agilent 34970A (Data Aquisition/Switch Unit). A temperatura da amostra (variando da temperatura ambiente ~ 300 K até a temperatura de nitrogênio liquido ~ 77 K) é medida por um termômetro de platina. As tensões referentes a amostra e ao termômetro são registrados em um sistema de aquisição de dados via microcomputador. Os dados permitem obter a resistência elétrica R(T) como função da tensão V(T) e da corrente I, usando a lei de Ohm.

RESULTADOS:

Os compostos de Nd0,5Ca0,5Mn1-xCrxO3 (Cr = 0,0; 0,02; 0,04 e 0,07) foram estudados via medidas de resistividade elétrica. O sistema puro (Cr = 0,0) exibe um comportamento monotonicamente isolante e não apresenta uma transição de fase do tipo metal-isolante na faixa de temperatura estudada. Contudo, nota-se que uma pequena substituição parcial de Mn3+ por Cr3+ induz uma transição de fase do estado isolante para o estado metálico em torno de 140 K. A literatura justifica tal ocorrência devido à quebra da simetria de longo alcance do estado de ordenamento de carga abaixo de TCO ~ 250 K devido à presença do íon de Cr3+. A partir do modelo de Arrhenius para o transporte de carga foi possível obter a energia de ativação ‘Ea’ do estado semicondutor isolante para cada amostra estudada. Os valores obtidos revelam um decréscimo dessa energia devido o aumento da concentração de Cr3+.

CONCLUSÃO:

O sistema puro (Cr = 0) exibe um comportamento monotonicamente isolante e não apresenta uma transição de fase do tipo metal-isolante. Ainda foi observado que uma pequena substituição parcial de Manganês trivalente por Cromo trivalente induz uma transição de fase do estado isolante para o estado metálico em torno de 140 K. O crescimento da resistividade elétrica ρ(T) com a redução da temperatura revela um comportamento semicondutor do tipo Arrhenius, caracterizado pelos valores obtidos para a energia de ativação, ou seja, a energia necessária para o transporte de carga é da ordem de ~ 0,15 eV para o estado isolante do tipo semicondutor. Vale ressaltar que nos sistemas metálicos (condutores) a energia de ativação é de ~ 0,05 eV enquanto nos sistemas isolantes é maior que 1 eV, (TOKURA, 1998).

Palavras-chave: Manganitas, Propriedades Elétricas, Transições de fase.