Chương 1 : TỔNG QUAN
1.4. Tớnh chất từ
1.4.1. Trật tự từ và tương tỏc
Hỡnh 1.6. Trật tự feri từ [1]
Tớnh chất từ của một vật liệu cú thể xem là sự hưởng ứng của momen từ ở mức nguyờn tử với từ trường ngoài. Tựy thuộc cấu trỳc từ của vật liệu mà sự đỏp ứng với từ trường khỏc nhau, tương ứng với cỏc loại vật liệu khỏc nhau như nghịch từ, thuận từ, phản sắt từ, feri từ và sắt từ. Feri từ cũng giống như sắt từ tồn tại từ độ tự phỏt ngay cả khi khụng cú từ trường ngoài. Trong feri từ cỏc cặp spin điện tử lõn cận hướng ngược chiều nhau và cú độ lớn khụng bự trừ (Hỡnh 1.6). Feri từ đầu tiờn được tỡm thấy là magnhetit (F3O4)
được xem là sắt từ, sau này Neel đó khẳng định được đú là feri từ. Từ tớnh trong vật liệu ferit spinel được cho là cú nguồn gốc từ 3 loại tương tỏc trao đổi giỏn tiếp giữa cỏc ion kim loại (Me) trong hai phõn mạng A và B thụng qua cỏc ion oxy là AA, BB và AB.
Năng lượng tương tỏc trao đổi này phụ thuộc vào khoảng cỏch giữa cỏc ion và gúc Φ giữa chỳng với ion oxy như Hỡnh 1.7 [5].
Hỡnh 1.8 cho biết cụ thể hơn về gúc liờn kết cú thể đúng gúp vào năng lượng tương tỏc trao đổi trong cấu trỳc tinh thể spinel.
Trong cấu hỡnh AB, khoảng cỏch p, q là nhỏ, trong khi đú gúc φ khỏ lớn (φ ≈ 1250), do vậy năng lượng tương tỏc trao đổi trong trường hợp này là lớn
nhất. Tương tỏc trao đổi yếu nhất ở cấu hỡnh AA, vỡ khoảng cỏch r tương đối lớn (r = 3,3 Å), với gúc φ ≈ 800. Độ lớn của tương tỏc trao đổi cũng bị ảnh hưởng bởi sự sai lệch của tham số oxy khỏi giỏ trị 3/8. Tham số oxy là một đại lượng để xỏc định độ dịch chuyển của cỏc ion ụxy khỏi vị trớ của mạng tinh thể lý tưởng. Nếu u > 3/8 thỡ ion O2- phải thay đổi sao cho trong liờn kết AB khoảng cỏch A – O tăng lờn, khoảng cỏch B – O giảm đi. Từ đõy cho thấy tương tỏc AB là lớn nhất.
Hỡnh 1.8. Cỏc cấu hỡnh phõn bố ion trong mạng spinel, phõn mạng A và B là cỏc ion kim loại ở vị trớ tứ diện và bỏt diện, vũng trũn lớn là ion oxy [7].
Hỡnh 1.7. Gúc Φ giữa cỏc ion MeI