Như ở phần trờn đó trỡnh bày, tuỳ theo cỏch sắp xếp của cỏc trật tự quỹ đạo của cỏc điện tử dẫn eg, cỏc manganite cú thể tồn tại ở nhiều kiểu cấu trỳc từ khỏc nhau. Wollan và Koeler [31] đó xỏc định được cấu trỳc từ của hợp chất La1-xCaxMnO3 (x = 0- 1) bằng sử dụng kỹ thuật nhiễu xạ nơtron. Kết quả thu được cho thấy ngoài pha sắt từ cũn tồn tại nhiều pha phản sắt từ khỏc nhau tựy theo nồng độ pha tạp và được chỉ ra trờn hỡnh 1.10.
Hỡnh 1.9. Mụ hỡnh về sự tồn tại khụng đồng nhất cỏc loại tương tỏc từ trong cỏc chất bỏn dẫn từ.
AM AM AM AM Nền AFM Nền FM FM FM FM FM
Trên hình 1.10a là mô hình cấu trúc phản sắt từ kiểu A của hợp chất LaMnO3.
Cấu trúc này đ-ợc hình thành do t-ơng tác trao đổi gián tiếp giữa các ion Mn3+, là cấu
trúc từ đ-ợc phát hiện với thành phần x = 0 và các thành phần lân cận nó. Trong cấu trúc này, mỗi mặt có cấu trúc sắt từ với sự định h-ớng song song của các spin, nh-ng lại kết cặp phản sắt từ với mặt lân cận. Trong đó liên kết sắt từ yếu của các ion Mn trong cùng một mặt phẳng, còn liên kết phản sắt từ giữa các mặt phẳng. Tr-ờng hợp pha tạp hoàn toàn x = 1, nghĩa là tất cả các ion Mn ở trạng thái hoá trị 4+ hình thành cấu
trúc phản sắt từ kiểu G của hợp chất CaMnO3.
Trên hình 1.10b là mô hình cấu trúc phản sắt từ kiểu G. Cấu trúc phản sắt từ kiểu G là cấu trúc phản sắt từ đơn giản nhất đ-ợc biết đến. Đó là cấu trúc gồm hai phân
mạng từ có spin đối song song. Trong tr-ờng hợp của CaMnO3, tại các vị trí thuộc lân
cận gần nhất của một ion Mn bất kỳ thì có mômen từ đối song song với mômen từ của
ion đó. Cấu trúc phản sắt từ kiểu G của vật liệu CaMnO3 đ-ợc tạo ra bởi t-ơng tác trao
đổi gián tiếp giữa các ion Mn4+. Vì các mức eg của ion Mn4+ là trống hoàn toàn nên
không có bất kỳ một liên kết sắt từ giữa một ion Mn4+ với các ion Mn4+ lân cận của nó.
Trong khoảng 0,2 < x < 0,5 tồn tại cấu trúc sắt từ trong vật liệu La1-xCaxMnO3. Cấu trúc
a) b) c)
Cấu trỳc phản sắt từ kiểu A của hợp chất LaMnO3
Cấu trỳc phản sắt từ kiểu G của hợp chất CaMnO3
Cấu trỳc sắt từ của vật liệu La1-xCaxMnO3 (0,2 < x < 0,5)
sắt từ đ-ợc hình thành trong vật liệu là do t-ơng tác DE giữa các ion khác hóa trị Mn3+
và Mn4+. Trên hình 1.10c là mô hình cấu trúc sắt từ của vật liệu La1-xCaxMnO3 (0,2 < x
< 0,5), mômen từ tại tất cả các vị trí Mn là song song với nhau. Ngoài các kiểu cấu trúc từ phản sắt từ đã nêu ở trên tuỳ theo nồng độ pha tạp khác nhau còn hình thành một số loại kiểu phản sắt từ nh- các spin đặt song song với các chuỗi nh-ng lại song song với các mặt hay có sự xen kẽ giữa cấu trúc sắt từ và phản sắt từ trên cùng một mặt phẳng
hay xen kẽ theo một góc nào đó. Nh- vậy trong khi trật tự sắt từ chỉ có một kiểu sắp
xếp thì trật tự phản sắt từ có thể tồn tại ở nhiều kiểu sắp xếp khác nhau. Sự tồn tại của các kiểu trật tự từ trong các manganite liên quan rất nhiều tới sự tồn tại và cạnh tranh giữa các t-ơng tác của các ion Mn trong vật liệu. Trong khi t-ơng tác DE luôn cho trật tự sắt từ thì t-ơng tác SE lại có thể cho trật tự sắt từ hoặc phản sắt từ.