ИСТИНА

В магнитных полупроводниках из-за выигрыша в энергии s-d обмена существуют особые магнитнопримесные состояния – ферроны. Это ферромагнитные (ФМ) микрообласти около примесей, в которых локализованы носители заряда и кристаллическая решетка сжата. Ферроны достигают максимального размера в районе температуры Кюри, и затем быстро разрушаются. Это разрушение ускоряется под действием магнитного поля [1]. В сильно разбавленных манганитах Re1-xMexMnO3 ( Re = La, Sm, Gd; Me = Sr, Ca; (0.4≤х≤0.5) существуют антиферромагнитные (АФМ) СЕ-типа микрообласти с зарядово-орбитальным (СО) упорядочением, в которых кристаллическая решетка сильнее искажена, чем в матрице [2]. Они разрушаются в районе температуры Нееля и их разрушение ускоряется под действием магнитного поля. Таким образом, легированные манганиты представляют собой АФМ А-типа матрицу, в которой располагаются только ФМ при х < 0.3 или оба типа микрообластей при 0.4≤х≤0.5 с измененной кристаллической решеткой и повышенной концентрацией носителей заряда. Именно эти наночастицы вызывают гигантские магнитосопротивление и объемную магнитострикцию. Между тем до нашей работы влияние этих нааночастиц на термоэдс и магнетотермоэдс в манганитах практически не исследовалась. На данном этапе мы исследовали зависимость термоэдс от температуры и магнитного поля, а также от размера образца двух систем Re1-xMexMnO3 ( Re = Sm, Nd; x = 0.15≤х≤0.5). В составах с х≤0.3, Re = Sm обнаружена гигантская термоэдс, достигавшая 20 мВ в районе температуры Кюри 87 К. Во всех исследованных составах наблюдалась гигантская отрицательная магнетотермоэдс в районе температуры Кюри и температуры Нееля АФМ СЕ-типа кластеров. При разломе образца оказалось, что величина термоэдс уменьшается в каждой части образца в такое же количество раз, что и объем образца. Из этих экспериментов следует, что величина термоЭДС определяется количеством ферронов в образце и прямо пропорциональна его объему. Это означает, что открывается новая возможность значительно повышать величину термоЭДС, увеличивая объем образца. Увеличив длину образца (а, следовательно, и объем) в 5 раз, можно получить образец с рекордной величиной термоЭДС ~90 мВ/К. При этом следует подчеркнуть, что это далеко не предел и величину термоэдс можно увеличивать далее увеличивая объем образца. Следует напомнить, что в немагнитных полупроводниках термоэдс не зависит от объема образца. Это позволит использовать легированные манганиты для преобразования тепловой энергии в электрическую в космической технике для автономного электропитания, а также в химической, пищевой и легкой промышленности. Подана заявка на патент «Новый способ повышения термоэдс в магнитных полупроводниках» . Описанный эффект зависимости термоэдс от концентрации примеси (а именно она определяет количество нанокластеров в единице объема) и объема образца в магнитном полупроводнике объяснен следующим образом. При измерении термоЭДС, электрическрий ток, протекающий в образце, вызывает эффект Пельтье на границах указанных выше микрообластей, то есть разность температур ∆Т, которая в свою очередь создает на них термоЭДС S1. От каждой микрообласти происходит вклад (S1 - S2)∆Т в термоЭДС всего образца. Здесь S2 - термоЭДС образца при отсутствии таких микрообластей. Этот вклад влияет на эффективное значение S всего образца. Это означает, что в легированных магнитных полупроводниках, величина термоЭДС может быть значительно повышена по сравнению с чистыми за счет увеличения концентрации примеси и за счет увеличения объема образца. Если при этом в образце наблюдается гигантская отрицательная магнетотермоЭДС |∆S/S|, то нанокластеры ферронного типа и СО упорядоченные вносят основной вклад в термоЭДС всего образца. 1. 1 E.L. Nagaev. Phys. Rep. 346, 381 (2001). 2. Л.И. Королева. Магнитные полупроводники, Из-во физического факультета МГУ, М. (2003), 312 c. 3. В.В. Рунов, Д.Ю. Чернышев, А.И. Курбаков, M.K. Рунова, В.A. Трунов, A.И. Окороков. ЖЭТФ 118, 1174 (2000). 4. Л.И. Королева, А.С. Морозов, Э.С. Жакина. Новый способ повышения термоэдс в магнитных полупроводниках. Заявка на патент, 2015.