mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2026-14-1-55-63FDCWGDmireabulletin-1371Research ArticleМИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА. ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯMICRO- AND NANOELECTRONICS. CONDENSED MATTER PHYSICSОсобенности температурных зависимостей колоссального и туннельного магнитосопротивления в пленках манганитовSpecific features of temperature dependence of colossal and tunneling magnetoresistance in manganite filmshttps://orcid.org/0000-0001-7595-785XБахваловаТ. Н.BakhvalovaT. N.

Бахвалова Татьяна Николаевна - преподаватель, кафедра наноэлектроники, Институт перспективных технологий и индустриального программирования.

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

ResearcherID ITW-2747-2023

Scopus Author ID 35145196400

Tatiana N. Bakhvalova - Lecturer, Department of Nanoelectronics, Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming, MIREA – Russian Technological University.

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

ResearcherID ITW-2747-2023

Scopus Author ID 35145196400

bahvalova@mirea.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9104-3529ЮрасовА. Н.YurasovA. N.

Юрасов Алексей Николаевич - д.ф.-м.н., профессор, кафедра наноэлектроники, Институт перспективных технологий и индустриального программирования.

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

ResearcherID M-3113-2016

ScopusAuthorsID 6602974416

Alexey N. Yurasov - Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Department of Nanoelectronics, Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming, MIREA – Russian Technological University.

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

ResearcherID M-3113-2016

Scopus Authors ID 6602974416

alexey_yurasov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8022-9355ЯшинМ. М.YashinM. M.

Яшин Максим Михайлович - к.ф.-м.н., доцент, кафедра наноэлектроники, Институт перспективных технологий и индустриального программирования.

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

ResearcherID G-6809-2017

Scopus Author ID 57210607470

Maxim M. Yashin - Cand. Sci. (Phys.–Math.), Associate Professor, Department of Nanoelectronics, Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming, MIREA – Russian Technological University.

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

ResearcherID G-6809-2017

Scopus Author ID 57210607470

ihkamax@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2163-4913БессоноваВ. A.BessonovaV. A.

Бессонова Валентина Анатольевна - младший научный сотрудник, ИФМ УрО РАН.

620108, Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, д. 18

Scopus Author ID 55510248600

ResearcherID K-5887-2013

Valentina A. Bessonova - Junior Researcher, M.N. Mikheev Institute of Metal Physics of Ural Branch of Russian Academy of Sciences (IMP UB RAS).

18, S. Kovalevskaya ul., Yekaterinburg, 620108

Scopus Author ID 55510248600

ResearcherID K-5887-2013

valentina.a.bessonova@mail.ruМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian FederationИнститут физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наукРоссияMikheev Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2026050220261415563Copyright © Бахвалова Т.Н., Юрасов А.Н., Яшин М.М., Бессонова В.A., 20262026Бахвалова Т.Н., Юрасов А.Н., Яшин М.М., Бессонова В.A.Bakhvalova T.N., Yurasov A.N., Yashin M.M., Bessonova V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/1371Цели

Цели. Целью работы является экспериментальное и теоретическое исследование особенностей температурных зависимостей магнитосопротивления в наноструктурированных пленках легированных манганитов. В широком температурном диапазоне изучено поведение электросопротивления пленок манганитов состава La0.67Ba0.33MnO3, выращенных методом лазерной абляции на различных диэлектрических подложках.

Методы

Методы. Для достижения поставленной цели методом лазерной абляции с использованием импульсного эксимерного были выращены эпитаксиальные пленки La0.67Ba0.33MnO3 толщиной 80 нм на монокристаллических подложках SrTiO3 и ZrO2(Y2O3). Магнитосопротивление измерялось двухконтактным методом на постоянном токе в полях до 8 кЭ в плоскости образца и температурном интервале 80–350 К. Для достижения поставленной цели применялась эмпирическая модель магнитосопротивления в двух температурных областях: вблизи температуры магнитного фазового перехода и в области основного состояния.

Результаты

Результаты. Построены эмпирические температурные зависимости магнитосопротивления для наноструктурированной пленки La0.67Ba0.33MnO3, охватывающие как область температуры Кюри, так и область основного состояния. Показано, что в эпитаксиальной монокристаллической пленке La0.67Ba0.33MnO3 магнитосопротивление имеет выраженный максимум вблизи температуры Кюри и пренебрежимо мало в других областях. В пленке La0.67Ba0.33MnO3 с вариантной структурой имеется сильный низкотемпературный вклад в магнитосопротивление, связанный с изменением высокочастотной проводимости пленки во внешнем магнитном поле из-за процессов туннелирования спин-поляризованных электронов через границы структурных доменов. Предложена единая эмпирическая модель для описания различных механизмов магнитосопротивления в легированных манганитах.

Выводы

Выводы. Впервые в рамках одной эмпирической модели проведено описание колоссального и туннельного магнитосопротивления для пленок легированных манганитов. Показано, что такая модель дает хорошее согласие экспериментальных и расчетных данных в пленке La0.67Ba0.33MnO3 с вариантной структурой. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Полученные данные могут способствовать пониманию механизмов магнитосопротивления и развитию теории магниторефрактивного эффекта для тонкопленочных манганитов, а также разработке новых подходов к управлению динамикой носителей заряда в сильно-коррелированных магнитных оксидах.

Objectives

Objectives. This work aims to theoretically and experimentally investigate the specific features of magnetoresistance temperature dependence in nanostructured films of doped manganites. The temperature dependence of electrical resistance for La0.67Ba0.33MnO3 manganite films, grown by laser ablation on various dielectric substrates, is investigated over a wide temperature range.

Methods

Methods. Epitaxial La0.67Ba0.33MnO3 films with a thickness of 80 nm were grown by pulsed laser ablation using an АrF excimer laser (a laser wavelength of 247 nm) on single-crystalline SrTiO₃ and ZrO2(Y2O3) substrates. The magnetoresistance properties were measured using a two-probe DC method. The measurements were conducted in magnetic fields up to 8 kOe applied in the film plane, across a temperature range of 80–350 K. To accomplish the research objectives, an empirical magnetoresistance model was applied in two distinct temperature regions: near the magnetic phase transition temperature and in the ground-state region.

Results

Results. Empirical relations for temperature dependence of magnetoresistance for nanostructured La0.67Ba0.33MnO3 films were established, encompassing both the Curie temperature region and the ground-state regime. Our studies revealed that the magnetoresistance of epitaxial single-crystalline La0.67Ba0.33MnO3 films exhibits a sharp peak exclusively near the Curie temperature while remaining negligible in other temperature ranges. Conversely, La0.67Ba0.33MnO3 films with a variant structure demonstrate significant low-temperature magnetoresistance. This effect arises from magnetic-field-induced modifications of the high-frequency conductivity, which results from spin-polarized electron tunneling across structural domain boundaries. A unified empirical model to describe various mechanisms of magnetoresistance in doped manganites is proposed.

Conclusions

Conclusions. For the first time, an empirical model to describe both the colossal and tunneling magnetoresistance in thin films of doped manganites has been developed. This model demonstrates excellent agreement between experimental and calculated data for La0.67Ba0.33MnO3 films with and without a variant structure. The simulation results agree well with experimental data. The findings elucidate the understanding of magnetoresistance mechanisms, contribute to the development of the magnetorefractive effect theory for thin-film manganites, and inform new approaches for controlling charge carrier dynamics in strongly correlated magnetic oxides.

пленки манганитоввариантная структураколоссальное магнитосопротивлениетуннелированиемагниторефрактивный эффектструктурные доменыmanganites filmsvariant structurecolossal magnetoresistancespin-dependent tunnelingmagnetorefractive effectstructural domainsРабота выполнена при поддержке программы «Акселератор РТУ МИРЭА».The study was supported by the “RTU MIREA Accelerator” program.ReferencesRamirez A.P. Colossal magnetoresistance. J. Phys.: Condens. Matter. 1997;9(39):8171–8199. http://doi.org/10.1088/0953-8984/9/39/005Ramirez A.P. Colossal magnetoresistance. J. Phys.: Condens. Matter. 1997;9(39):8171–8199. http://doi.org/10.1088/0953-8984/9/39/005Granovsky А., SukhorukovYu., Gan’shina E., Telegin A. Magnetorefractive effect in magnetoresistive materials. In: Magnetophotonics: From Theory to Applications. Berlin Heidelberg: Springer; 2013. Р. 107–133. http://doi.org/10.1007/978-3-642-35509-7_5Granovsky А., Sukhorukov Yu., Gan’shina E., Telegin A. Magnetorefractive effect in magnetoresistive materials. In: Magnetophotonics: From Theory to Applications. Berlin Heidelberg: Springer; 2013. Р. 107–133. http://doi.org/10.1007/978-3-642-35509-7_5Gan’shina E., Loshkareva N., Sukhorukov Yu., et al. Optical and magneto-optical spectroscopy of manganites. J. Magn. Magn. Mater. 2006;300(1):62–66. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.10.033Gan’shina E., Loshkareva N., Sukhorukov Yu., et al. Optical and magneto-optical spectroscopy of manganites. J. Magn. Magn. Mater. 2006;300(1):62–66. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.10.033Горбенко О.Ю., Демин Р.В., Кауль А.Р., Королева Л.И. Магнитные, электрические и кристаллографические свойства тонких пленок La1−xSrxMnO3. Физика твердого тела (ФТТ). 1998;40(2):290–294.Gorbenko O.Yu., Demin R.V., Kaul A.R., et al. Magnetic, electrical and crystallographic properties of thin La1−xSrxMnO3 films. Phys. Solid State. 1998;40(2):263–267. https://doi.org/10.1134/1.1130289 [Original Russian Text: Gorbenko O.Yu., Demin R.V., Kaul A.R., Koroleva L.I. Magnetic, electrical and crystallographic properties of thin La1−xSrxMnO3 films. Fizika tverdogo tela (FTT). 1998;40(2):290–294 (in Russ.).]Bebenin N.G. Lanthanum manganites near the Curie temperature. Phys. Metals Metallography. 2004;98(1):78–85.Bebenin N.G. Lanthanum manganites near the Curie temperature. Phys. Metals Metallography. 2004;98(1):78–85.Bebenin N.G., Loshkareva N.N., Makhnev A.A., et al. Optical and magneto-optical properties of ferromagnetic La1−xBaxMnO3 single crystals. J. Phys.: Condens. Matter. 2010;22(9):096003. https://doi.org/10.1088/0953-8984/22/9/096003Bebenin N.G., Loshkareva N.N., Makhnev A.A., et al. Optical and magneto-optical properties of ferromagnetic La1−xBaxMnO3 single crystals. J. Phys.: Condens. Matter. 2010;22(9):096003. https://doi.org/10.1088/0953-8984/22/9/096003Sukhorukov Yu.P., Telegin A.V., Bessonov V.D., et al. Magnetorefractive effect in the La1−xKxMnO3 thin films grown by MOCVD. J. Magn. Magn. Mater. 2014;367:53–59. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.04.055Sukhorukov Yu.P., Telegin A.V., Bessonov V.D., et al. Magnetorefractive effect in the La1−xKxMnO3 thin films grown by MOCVD. J. Magn. Magn. Mater. 2014;367:53–59. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.04.055Telegin A., Sukhorukov Yu., Bessonov V. Optical response on the colossal magnetoresistance effect in manganites. J. Supercond. Nov. Magn. 2013;26(5):1437–1440. https://doi.org/10.1007/s10948-012-1867-8Telegin A., Sukhorukov Yu., Bessonov V. Optical response on the colossal magnetoresistance effect in manganites. J. Supercond. Nov. Magn. 2013;26(5):1437–1440. https://doi.org/10.1007/s10948-012-1867-8Telegin A.V., Barsaume S., Bessonova V.A., et al. Magneto-optical response to tunnel magnetoresistance in manganite films with a variant structure. J. Magn. Magn. Mater. 2018;459:317–321. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.10.006Telegin A.V., Barsaume S., Bessonova V.A., et al. Magneto-optical response to tunnel magnetoresistance in manganite films with a variant structure. J. Magn. Magn. Mater. 2018;459:317–321. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.10.006Кауль А.Р., Горбенко О.Ю., Каменев А.А. Роль гетероэпитаксии в разработке новых тонкопленочных функциональных материалов на основе оксидов. Успехи химии. 2004;73(9):932–939.Kaul A.R., Gorbenko O.Yu., Kamenev A.A. The role of heteroepitaxy in the development of new thin-film oxide-based functional materials. Russ. Chem. Rev. 2004;73(9):861–880. https://doi.org/10.1070/RC2004v073n09ABEH000919 [Original Russian Text: Kaul A.R., Gorbenko O.Yu., Kamenev A.A. The role of heteroepitaxy in the development of new thin-film oxide-based functional materials. Uspekhi khimii. 2004;73(9):932–939 (in Russ.).]Юрасов А.Н., Телегин A.В., Сухоруков Ю.П. Модель магниторефрактивного эффекта в манганитах в рамках теории эффективной среды. Физика твердого тела (ФТТ). 2016;58(4):656–660.Yurasov A.N., Telegin A.V., Sukhorukov Yu.P. Model of magnetorefractive effect in manganites within the effective medium theory. Phys. Solid State. 2016;58(4):674–677. https://doi.org/10.1134/S1063783416040326 [Original Russian Text: Yurasov A.N., Telegin A.V., Sukhorukov Yu.P. Model of magnetorefractive effect in manganites within the effective medium theory. Fizika tverdogo tela (FTT). 2016;58(4):656–660 (in Russ.).]Быков И.В., Ганьшина Е.А., Грановский А.Б., Гущин В.С., Козлов А.А., Масумото Т., Онума С. Магниторефрактивный эффект в гранулированных сплавах с туннельным магнитосопротивлением. Физика твердого тела (ФТТ). 2005;47(2):268–273.Bykov I.V., Gan’shina E.A., Granovskii A.B., et al. Magnetorefractive effect in granular alloys with tunnel magnetoresistance. Phys. Solid State. 2005;47(2):281–286. https://doi.org/10.1134/1.1866407 [Original Russian Text: Bykov I.V., Gan’shina E.A., Granovskii A.B., Gushchin V.S., Kozlov A.A., Masumoto T., Onuma S. Magnetorefractive effect in granular alloys with tunnel magnetoresistance. Fizika tverdogo tela (FTT). 2005;47(2):268–273 (in Russ.).]Телегин А.В., Сухоруков Ю.П., Носов А.П., Бессонова В.А., Ганьшина Е.А. Магнитоотражение и магнитооптический эффект Керра в пленках La2/3Ba1/3MNO3 при комнатной температуре. Физика твердого тела (ФТТ). 2017;59(2):284–289. https://doi.org/10.21883/FTT.2017.02.44049.303Telegin A.V., Sukhorukov Yu.P., Nosov A.P., et al. Magnetoreflection and magnetooptical Kerr effect in La2/3Ba1/3MNO3 films at room temperature. Phys. Solid State. 2017;59(2):292–297. https://doi.org/10.1134/S1063783417020305 [Original Russian Text: Telegin A.V., Sukhorukov Yu.P., Nosov A.P., Bessonova V.A., Gan’shina E.A. Magnetoreflection and magnetooptical Kerr effect in La2/3Ba1/3MNO3 films at room temperature. Fizika tverdogo tela (FTT). 2017;59(2):284–289 (in Russ.). https://doi.org/10.21883/FTT.2017.02.44049.303 ]Нагаев Э.Л. Манганиты лантана и другие магнитные проводники с гигантским магнитосопротивлением. Успехи физ. наук (УФН). 1996;166(8):833–858. https://doi.org/10.3367/UFNr.0166.199608b.0833Nagaev E.L. Lanthanum manganites and other giant magnetoresistance magnetic conductors. Phys. Usp. 1996;39(8): 781–805. https://doi.org/10.1070/PU1996v039n08ABEH000161 [Original Russian Text: Nagaev E.L. Lanthanum manganites and other giant magnetoresistance magnetic conductors. Uspekhi fizicheskikh nauk. 1996;166(8):833–858 (in Russ.). https://doi.org/10.3367/UFNr.0166.199608b.0833 ]Сухоруков Ю.П., Телегин А.В., Ганьшина Е.А., Локарева Н.Н., Кауль А.Р., Горбенко О.Ю., Мостовщикова Е.Н., Мельников О.В., Виноградов А.Н. Туннелирование спин-поляризованных носителей заряда в пленках La0.8Ag0.1MnO3+d с вариантной структурой: магнетотранспортные и магнетооптические данные. Письма в ЖТФ. 2005;31(11):78–87.Sukhorukov Yu.P., Telegin A.V., Gan’shina E.A., et al. Tunneling of spin-polarized charge carriers in La0.8Ag0.1MnO3+δ film with variant structure: Magnetotransport and magnetooptical data. Tech. Phys. Lett. 2005;31(6):484–487. https://doi.org/10.1134/1.1969772 [Original Russian Text: Sukhorukov Yu.P., Telegin A.V., Gan’shina E.A., Lokareva N.N., Kaul’ A.R., Gorbenko O.Yu., Mostovshchikova E.N., Mel’nikov O.V., Vinogradov A.N. Tunneling of spin-polarized charge carriers in La0.8Ag0.1MnO3+δ film with variant structure: Magnetotransport and magnetooptical data. Pis’ma v Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2005;31(11): 78–87 (in Russ.).]Бессонова В.А., Телегин А.В., Носов А.П., Сухоруков Ю.П. Особенности поглощения тонких пленок La0.69Ba0.31MnO3–d, полученных методом импульсного лазерного осаждения. Оптика и спектроскопия. 2022;130(9):1365–1371. https://doi.org/10.21883/OS.2022.09.53296.3223-22Bessonova V.A., Telegin A.V., Nosov A.P., et al. Features of absorption of thin films La0.69Ba0.31MnO3−d obtained using the method of pulsed laser deposition. Opt. Spectroscopy. 2022;130(9):1097–1103. http://doi.org/10.21883/EOS.2022.09.54826.3223-22 [Original Russian Text: Bessonova V.A., Telegin A.V., Nosov A.P., Sukhorukov Yu.P. Features of absorption of thin films La0.69Ba0.31MnO3-d obtained using the method of pulsed laser deposition. Optika i spektroskopiya. 2022;130(9):1365–1371 (in Russ.). https://doi.org/10.21883/OS.2022.09.53296.3223-22 ]Грановский А.Б., Сухоруков Ю.П., Телегин А.В., Бессонов В.Д., Ганьшина Е.А., Кауль А.Р., Корсаков И.Е., Горбенко О.Ю., Гонзалес Х. Гигантский магниторефрактивный эффект в пленках La0.7Ca0.3MnO3. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2011;139(1):90–100.Granovskii A.B., Sukhorukov Y.P., Telegin A.V., et al. Giant magnetorefractive effect in La0.7Ca0.3MnO3 films. J. Exp. Theor. Phys. 2011;112(1):77–86. https://doi.org/10.1134/S106377611005105X [Original Russian Text: Granovskii A.B., Sukhorukov Yu.P., Telegin A.V., Bessonov V.D., Gan’shina E.A., Kaul’ A.R., Korsakov I.E., Gorbenko O.Yu., Gonzales Kh. Giant magnetorefractive effect in La0.7Ca0.3MnO3 films. Zhurnal Eksperimental’noi i Teoreticheskoi Fiziki. 2011;139(1):90–100 (in Russ.).]Акимов Г.Я., Прилипко С.Ю., Ревенко Ю.Ф., Тимченко В.М. Особенности физических свойств нанокристаллических образцов (La0.65Sr0.35)0.8Mn1.2O3±Delta, полученных с использованием холодного изостатического прессования. Физика твердого тела (ФТТ). 2009;51(4):727–728.Akimov G.Ya., Prilipko S.Yu., Revenko Yu.F., Timchenko V.M. Specific physical properties of nanocrystalline (La0.65Sr0.35)0.8Mn1.2O3±Delta samples obtained by cold isostatic pressing. Phys. Solid State. 2009;51(4):770–772. https://doi.org/10.1134/S1063783409040210 [Original Russian Text: Akimov G.Ya., Prilipko S.Yu., Revenko Yu.F., Timchenko V.M. Features of physical properties of nanocrystalline samples of (La0.65Sr0.35)0.8Mn1.2O3±Delta obtained using cold isostatic pressing. Fizika tverdogo tela (FTT). 2009;51(4):727–728 (in Russ.).]Юрасов А.Н., Сайфулина Д.А., Бахвалова Т.Н. Магниторефрактивный эффект в металлических наноструктурах Co/Pt. Russian Technological Journal. 2024;12(2):57–66. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2024-12-2-57-66Yurasov А.N., Sayfulina D.A., Bakhvalova Т.N. Magnetorefractive effect in metallic Co/Pt nanostructures. Russian Technological Journal. 2024;12(2):57–66. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2024-12-2-57-66Гладышев И.В. Отражение света от многослойных структур, включающих как когерентные, так и некогерентные слои. В сб.: Оптические технологии, материалы и системы (Оптотех 2024): Сборник докладов конференции. Москва: 2024. С. 520–525. https://www.elibrary.ru/otpmijGladyshev I.V. Reflection of light from multilayer structures, including both coherent and incoherent layers. In: Optical Technologies, Materials and Systems (Optotech 2024): Conference Proceedings. Moscow: 2024. P. 520–525 (in Russ.).Гладышев И.В., Юрасов А.Н., Яшин М.М. Вклад интерференции в магнитооптический экваториальный эффект Керра в белом свете. Russian Technological Journal. 2024;12(6):59–68. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2024-12-6-59-68Gladyshev I.V., Yurasov A.N., Yashin M.M. Contribution of interference to the magneto-optical transverse Kerr effect in white light. Russian Technological Journal. 2024;12(6):59–68. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2024-12-6-59-68Ганьшина Е.А., Гаршин В.В., Перова Н.Н., Припеченков И.М., Юрасов А.Н., Яшин М.М., Рыльков В.В., Грановский А.Б. Магнитооптическая керр-спектроскопия нанокомпозитов. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;164(4):662–672. https://doi.org/10.31857/S0044451023100188Gan’shina E.A., Garshin V.V., Perova N.N., et al. Magneto-optical Kerr Spectroscopy of Nanocomposites. J. Exp. Theor. Phys. 2023;137(4):572–581. https://doi.org/10.1134/S1063776123100151 [Original Russian Text: Gan’shina E.A., Garshin V.V., Perova N.N., Pripechenkov I.M., Yurasov A.N., Yashin M.M., Ryl’kov V.V., Granovskii A.B. Magneto-optical Kerr Spectroscopy of Nanocomposites. Zhurnal Eksperimental’noi i Teoreticheskoi Fiziki. 2023;164(4):662–672 (in Russ.). https://doi.org/10.31857/S0044451023100188 ]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.