Рис. 2.11. Субмикронная доменная структура легированного манганита Lai--yPr/CaMnOs (ж = 3/8) [141]. Темные области соответствуют антиферромагнитным диэлектрическим доменам, светлые - ферромагнитным металлическим доменам. Стрелки указывают хаотические направления намагниченности ферромагнитных доменов в отсутствие внешнего магнитного поля (Н = 0) и их выстраивание под действием поля Я = 4 кЭ

упругих свойств кристалла. Это обстоятельство будет более подробно рассмотрено в гл. 5.

В настоягцее время уже стало обгцепринятым рассматривать манганиты как материалы не только со спиновым, но и с зарядовым и орбитальным упорядочением, т. е. кристаллы, в которых помимо обычной ионной решетки могут возникать дополнительные сверхрешетки из ионов Мп и Мп.

В одной из ранних работ [137], кроме типов спинового упорядочения в решетках манганитов, было отмечено, что на дифракционной картине некоторых образцов Lai-CaMnOa с относи-

след фрустированных спинов при движении дырки по аптифер-ромагнитному изолятору.

Магпитпое фазовое расслоение, как уже указывалось в [55], вследствие сильной электрон-решеточной связи, может приводить к возникновению упругих деформаций решетки. При малой концентрации допируюгцих ионов такая деформация может носить кооперативный характер и проявляться в изменении

Я=0 Я=4 кЭ

тельно большими ж 0,5 обнаружены сверхструктурные инки, не связанные с магнетизмом. Тогда же Гуденаф предложил качественное объяснение, в основе которого лежало взаимное упорядочение ионов Мп и Мп [138]. Более того, как было указано, с таким зарядовым порядком неразрывно связан другой-орбитальный, один из примеров которого хорошо виден на рис. 2.4 6", где упорядочение 2;-орбиталей, лежагцих в базисной аб-плоскости ТаМпОз, приводит к ее удвоению.

Взаимодействие между ионами Мп имеет две составляю-гцих - кулоновскую и деформационную. Первая изотропна и, скорее всего, должна контролировать зарядовое упорядочение. Вторая, также дальнодействуюгцая, анизотропна, и именно упругие ноля от разных источников (ян-теллеровских ионов Мп), нерекрываясь, определяют вид взаимного упорядочения 2;-орбиталей в базисной плоскости. По сугцеству, речь идет о появлении егце одного микроскопического масштаба с размерностью длины, задаюгцего период упорядочения заряженных упругих квадрунолей в кубической среде, причем направления осей этих мультипольных моментов «привязаны» к осям решетки.

Зарядовое упорядочение ионов переходных металлов разной валентности, наблюдаемое на опыте при их равном количестве, показано на рис. 2.12 а. Спины S = 2 (Мп+) и S = 3/2 (Мп) этой подсистемы также образуют антиферромагнитную решетку, хотя магнитные корреляционные длины в каждой из подрешеток различны [142]. Вдоль оси С наблюдаются, кроме этого, ферромагнитные цепочки спипов. Однако физически более интересным признается орбитальное упорядочение, под которым обычно понимается расположение длинных осей октаэдров с ионами Мп+ (или, что то же самое, допированных дырок, окруженных локальными ян-теллеровскими искажениями квадрупольного тина) друг относительно друга в аб-плоскости (иногда его называют упорядочением ян-теллеровских поляро-нов (например, [143])).

Па рис. 2.12 б", в и г показано три таких возможных упорядочения, выбор между которыми на основании лишь только обгцих соображений довольно затруднителен. Так, рис. 2.12 6 отвечает удвоению решетки благодаря появлению неэквивалентных ионов Мп+ (более или менее близкое расположение лигандов). Па рис. 2.12 в изображена также удвоенная структура, однако ионы Мп оказываются в нецентросимметричных положениях и, по-видимому, немного смегцаются из своих исходных (в узлах квадратной решетки) позиций. Наконец, на рис. 2.12 г показана структура без удвоения, в которой деформации, создаваемые разными ионами Мп+, суммируются, решетка становится ор-

торомбической, но кристалл в целом должен двойниковаться, разбиваясь на домены осями деформации, нерпендикулярными друг другу. Данные по рассеянию нейтронов указывают на реализацию структуры, изображенной на рис. 2.12 в, что можно

Рис. 2.12. Общий вид зарядового упорядочения (а) и соответствующих ему возможных типов орбитального упорядочения {б-г) в системе Ri-AMnOs при половинном (ж = 0,5) легировании; • -Мп, • - Мп

было бы дополнительно проверить по оптическим спектрам иона Мп, в которых должны присутствовать линии, дипольно запрещенные в центросимметричных регаетках.

Еще один вид упорядочения в виде полосовых структур (страйпов) был обнаружен в манганитах составов Гао,ззСао,б7МпОз и Ьао,25Сао,75МпОз [144].

Как и в Гао,5Сао,5МпОз, соответствующее зарядовое упорядочение вдоль направлений [111] (диагоналей квадратной ре-