Сосуществование спиновой и электронно-дырочной квантовых жидкостей в фрустрированных манганитах La$_{1-y}$Sm$_y$MnO$_{3+\delta}$

В системе самодопированных манганитов La$_{1-y}$Sm$_y$MnO$_{3+\delta}$ ($\delta\sim$ 0.1, 0 $\le y\le$ 1) исследованы структурные, электронные и магнитные фазовые превращения в интервале температур 4.2–300 K, индуцированные изовалентным замещением La$^{3+}$ редкоземельным ионом Sm$^{3+}$ с меньшим радиусом. По данным рентгеноструктурного анализа найдено, что замещение La $\to$ Sm сопровождается сильным ростом искажений кристаллической решeтки типа GdFeO$_3$ и ян-теллеровского типа. При температуре 300 K с ростом $y$ обнаружены концентрационный фазовый переход из псевдокубической $O^*$-фазы в орторомбическую $O'$-фазу и $s$-образная аномалия параметра $a$ кристаллической решeтки при концентрациях $y\ge$ 0.4, а также аномальный пик концентрационной зависимости электросопротивления $R(y)$ вблизи $y\approx$ 0.85. По результатам измерений температурных зависимостей dc-намагниченности $M(T)$ построены магнитные $T$–$y$–$\langle r_A\rangle$-фазовые диаграммы La$_{1-y}$Sm$_y$MnO$_{3+\delta}$ в интервале температур 4.2–250 K. В образцах с $y\ge$ 0.8 обнаружены признаки плавления модулированных антиферромагнитных (АФМ) структур $A$- и СЕ-типа в виде аномального падения критической температуры перехода в фрустрированное АФМ-состояние и намагниченности образцов с ростом $y$. Обнаруженные в системе La$_{1-y}$Sm$_y$MnO$_{3+\delta}$ аномалии температурных зависимостей ac-диэлектрической проницаемости объяснены в рамках существующих представлений о бозе-эйнштейновской конденсации электронно-дырочной жидкости в виде металлических капель в экситонном диэлектрике.