Один из авторов отмечает манганитоподобные свойства перовскитов. «Этот материал демонстрирует множество интересных и интригующих свойств, в первую очередь гигантское магнитосопротивление. Многие свойства манганита неизвестны, несмотря на то, что манганиты изучались десятилетиями. Мы попытались выяснить, каков механизм проводимости одного из наиболее распространенных соединений — — Pr1-xCaxMnO3, — говорит он. Все эти особенности были обнаружены экспериментально, но процессы, объясняющие эти уникальные свойства, неизвестны.
Полупроводники были открыты более 150 лет назад. В то время электричество было новым явлением. Было очевидно, что существуют изоляторы, такие как резина и стекло, проводники, такие как медь и золото, и некоторые неопределенные материалы, полупроводники, которые не попадают ни в одну категорию. Механизмы полупроводников оставались неизвестными около века.
Только в 1930-х годах проблема была решена и был изготовлен первый транзистор. Сегодня сложно представить любое электронное устройство без транзисторов.К сожалению, увидеть движение заряда в материале под микроскопом невозможно.
Вот почему исследователи лаборатории терагерцовой спектроскопии решили использовать косвенные методы обнаружения. Чтобы проверить, какие частицы являются проводящими, они применили напряжения разной частоты и измерили взаимосвязь между частотой и индуцированным током.
Ученые измерили частотную и температурную зависимость проводимости и диэлектрической проницаемости в широком диапазоне частот (5-3000 см-1), чтобы охватить все основания. Получены широкие диапазоны температур — от 10 до 300 К (от -263 до 27 ° С) — образцов, что позволяет различать аналогичные зависимости образцов с разными механизмами проводимости.
Но даже этого было недостаточно, чтобы прояснить природу переносов заряда. По этой причине исследователи сравнили перовскиты с различным соотношением кальция (Ca) и празеодима (Pr).Таким образом, группа ученых во главе с руководителем лаборатории терагерцовой спектроскопии Борисом Горшуновым (к.э.н.
Ленар Кадыров и лаборанты Елена Жукова и Владимир Анзин) открыли, что носителями заряда в перовскитах Pr1-xCaxMnO3 являются поляроны. Полярон — это электрон, движущийся через составляющие атомы материала, в результате чего соседние положительные заряды смещаются к нему, а соседние отрицательные заряды смещаются. Свойства перовскитов идеальны для электрон-фононного (фононы — это колебания в кристаллической решетке) взаимодействия, определяемого взаимодействием между взаимодействиями, нарушающими симметрию. Исследователи установили, что поляроны движутся когерентно (как одно целое).
То есть носители заряда ведут себя больше как несвязанные частицы. Идея когерентности используется в лазерах, сверхпроводниках, в высокоточных измерениях расстояний, квантовых вычислениях и т. Д.Установление того, как происходит проводимость, может помочь в реализации исследовательских проектов перовскита и крупномасштабных приложений. Например, уже существует высокоэффективное устройство на основе перовскита для разделения воды на кислород и водород.
Перовскиты также могут использоваться в качестве светодиодов, однако в настоящее время они могут работать только при температуре жидкого азота.