Luận án tiến sĩ vật lý học nghiên cứu một số tính chất vật lý của vật liệu perovskite ca1xaxmn1ybyo3 a nd fe pr b ru có hiệu ứng nhiệt điện lớn

Luận án tiến sĩ nghiên cứu tính chất vật lý của vật liệu perovskite Ca1-xAxMn1-yByO3 và FePrB, tập trung vào hiệu ứng nhiệt điện lớn.

• Trường học: Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Vật Lý Của Vật Liệu Perovskite Ca1xAxMn1yByO3 Và Fe Pr B Ru Với Hiệu Ứng Nhiệt Điện Lớn
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU PEROVSKITE MANGANITE
• 1.1. Các tương tác trong perovskite. Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất điện - từ. Các hiệu ứng nổi bật trong perovskite
• 1.2. Hiệu ứng trật tự điện tích. Hiệu ứng từ nhiệt. Hiệu ứng nhiệt điện
• 1.3. Lịch sử phát triển và ứng dụng của các hiệu ứng nhiệt điện
• 1.4. Các hiệu ứng nhiệt điện cơ bản. Các vật liệu nhiệt điện truyền thống
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ MÔ HÌNH LÝ THUYẾT VỀ TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CHO PEROVSKITE
• 2.1. Mô hình trao đổi kép — Double exchange (DE) model
• 2.2. Lý thuyết trao đổi kép áp dụng cho perovskite
• 2.3. Một số kết quả lý thuyết của mô hình trao đổi kép (DE)
• 2.4. Sự phụ thuộc của nhiệt độ Curie vào độ rộng vùng và mức độ pha tạp
• 2.5. Sự phụ thuộc của điện trở suất vào độ từ hóa
• 2.6. Mô hình dẫn điện khoảng nhảy biến thiên — Variable range hopping (VRH) model
• 2.7. Mô hình polaron bán kính nhỏ — Small polaron (SP) model
• 2.8. Lý thuyết về hình học Fractal và ứng dụng trong khoa học vật liệu
• 2.9. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 3.1. Công nghệ chế tạo mẫu
• 3.2. Phương pháp đồng kết tủa
• 3.3. Phương pháp sol-gel
• 3.4. Công nghệ gốm
• 3.5. Chuẩn bị vật liệu
• 3.6. Nghiền trộn lần một. Quá trình nung sơ bộ. Nghiền lần hai, ép và nung thiêu kết
• 3.7. Các hệ mẫu đã được chế tạo. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất
• 3.8. Phép phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X (X-ray)
• 3.9. Phương pháp phân tích nhiệt DSC và TGA
• 3.10. Phương pháp đo tính chất từ sử dụng từ kế mẫu rung (VSM)
• 3.11. Phương pháp đo điện trở suất và hệ số Seebeck
• 3.12. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ THAY THẾ A = Fe, Nd LÊN HỌ VẬT LIỆU Ca;.,A,MnO;
• 4.1. Hệ mẫu CaMnO3. Chế tạo mẫu CaMnO3 bằng phương pháp sol-gel
• 4.2. Chế tạo mẫu CaFe,MnO3 bằng phương pháp gốm
• 4.3. Tính chất nhiệt điện và từ của hệ mẫu CaMnO3
• 4.4. Hệ số Seebeck và hệ số phẩm chất của hệ mẫu CaFe,MnO3
• 4.5. Nhận xét về hệ mẫu CaMnO3
• 4.6. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: ẢNH HƯỞNG CỦA RUTHENIUM LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CỦA PEROVSKITE PHA TẠP KÉP Ca,Pr;
• 5.1. Hệ mẫu Ca0.8Pr0.2MnO3. Cấu trúc và hình thái hạt
• 5.2. Tính chất điện và từ của hệ mẫu Ca0.8Pr0.2MnO3
• 5.3. Hệ mẫu Ca0.8Pr0.2Mn1-yRuyO3. Cấu trúc và tính chất từ
• 5.4. Độ dẫn điện và hiệu ứng trật tự điện tích của hệ mẫu Ca0.8Pr0.2Mn1-yRuyO3
• 5.5. Áp dụng lý thuyết thấm thấu trong nghiên cứu tính dẫn điện của perovskite ruthenate
• 5.6. Lý thuyết thấm thấu đối với các vật liệu gốm
• 5.7. Kết luận chương 5
• KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về vật liệu perovskite

Vật liệu perovskite có công thức hóa học ABO3, trong đó A là kim loại đất hiếm hoặc kim loại kiềm thổ và B là kim loại chuyển tiếp, đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu trên toàn cầu. Sự thay thế các cation kim loại trong cấu trúc này dẫn đến sự biến đổi mạnh mẽ về tính chất điện và từ. Đặc biệt, các vật liệu perovskite manganite thường có tính chất phản sắt từ điện môi (AFMI) khi không pha tạp. Tuy nhiên, khi có sự pha tạp, tính chất điện - từ có thể thay đổi từ AFM sang sắt từ (FM) và từ điện môi sang kim loại. Các hiệu ứng nổi bật như hiệu ứng từ trở không lồ (CMR) và hiệu ứng nhiệt điện (TE) đã được phát hiện trong các vật liệu này. Sự đa dạng trong các hiệu ứng này mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong thực tế, từ các thiết bị điện tử đến các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt.

1.1. Cấu trúc và tính chất của vật liệu perovskite

Cấu trúc lý tưởng của vật liệu perovskite là lập phương, với các cation A và B được sắp xếp theo một cách nhất định. Cation A thường lớn hơn và phối vị với 12 ion oxy, trong khi cation B nhỏ hơn và phối vị với 6 ion oxy. Sự tương tác giữa các ion này tạo ra các mức năng lượng khác nhau cho các điện tử, dẫn đến các tính chất điện - từ độc đáo. Hiệu ứng Jahn-Teller cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các tính chất này, khi các ion kim loại chứa số lẻ điện tử ở mức năng lượng suy biến. Sự biến dạng của cấu trúc này có thể dẫn đến các hiệu ứng vật lý thú vị, như hiệu ứng nhiệt điện lớn, làm cho vật liệu perovskite trở thành một lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn.

II. Các mô hình lý thuyết về tính chất điện từ cho perovskite

Nghiên cứu về vật liệu perovskite thường sử dụng nhiều mô hình lý thuyết để giải thích các tính chất điện từ. Mô hình trao đổi kép (Double Exchange Model) là một trong những mô hình quan trọng, giúp giải thích sự thay đổi tính chất điện từ của các vật liệu này khi có sự pha tạp. Mô hình này cho thấy rằng sự tương tác giữa các cation có thể dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc điện tử, từ đó ảnh hưởng đến tính chất dẫn điện. Ngoài ra, mô hình dẫn điện khoảng nhảy biến thiên (Variable Range Hopping Model) cũng được áp dụng để giải thích sự dẫn điện trong các vật liệu perovskite. Các mô hình này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các cơ chế vật lý mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các vật liệu mới với tính chất tối ưu.

2.1. Mô hình trao đổi kép

Mô hình trao đổi kép (DE) giải thích sự dẫn điện trong các vật liệu perovskite manganite thông qua sự tương tác giữa các cation. Khi có sự thay thế các cation, sự thay đổi trong cấu trúc điện tử dẫn đến sự thay đổi trong tính chất điện. Mô hình này cho thấy rằng sự chuyển động của các điện tử có thể dẫn đến sự thay đổi trong từ tính và điện tính của vật liệu. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các ứng dụng điện tử và từ tính, đặc biệt là trong các thiết bị cần tính chất điện từ cao.

III. Các phương pháp thực nghiệm

Nghiên cứu về vật liệu perovskite được thực hiện thông qua nhiều phương pháp thực nghiệm khác nhau. Các mẫu vật liệu được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn, thường được gọi là phương pháp gốm. Sau khi chế tạo, các mẫu này được phân tích bằng nhiều kỹ thuật như nhiễu xạ tia X (XRD), phân tích nhiệt (DSC và TGA), và đo tính chất từ sử dụng từ kế mẫu rung (VSM). Các phương pháp này cho phép xác định cấu trúc, tính chất điện và từ của vật liệu, từ đó đánh giá hiệu quả của các nguyên tố pha tạp lên tính chất của vật liệu. Việc sử dụng các phương pháp thực nghiệm hiện đại giúp cung cấp những dữ liệu chính xác và đáng tin cậy cho nghiên cứu.

3.1. Công nghệ chế tạo mẫu

Công nghệ chế tạo mẫu vật liệu perovskite thường bao gồm các bước như nghiền trộn, nung sơ độ, và nung thiêu kết. Quá trình này yêu cầu kiểm soát chặt chẽ các điều kiện như nhiệt độ và thời gian nung để đảm bảo rằng cấu trúc và tính chất của vật liệu đạt yêu cầu. Các mẫu sau khi chế tạo sẽ được kiểm tra và phân tích để xác định các tính chất vật lý, từ đó đưa ra những nhận xét và kết luận về ảnh hưởng của các nguyên tố pha tạp lên tính chất của vật liệu. Việc áp dụng công nghệ chế tạo tiên tiến giúp nâng cao chất lượng và hiệu suất của các vật liệu perovskite.

IV. Ảnh hưởng của các nguyên tố thay thế lên tính chất vật liệu

Nghiên cứu về ảnh hưởng của các nguyên tố thay thế như Fe và Nd lên tính chất của vật liệu perovskite cho thấy sự thay đổi rõ rệt trong các tính chất điện và từ. Việc thay thế các nguyên tố này có thể dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc điện tử, từ đó ảnh hưởng đến tính chất dẫn điện và từ tính. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay thế này không chỉ làm thay đổi các tính chất vật lý mà còn mở ra nhiều khả năng ứng dụng mới cho các vật liệu perovskite. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các vật liệu mới với tính chất tối ưu cho các ứng dụng trong công nghệ điện tử và từ tính.

4.1. Ảnh hưởng của Fe lên tính chất điện từ

Sự thay thế nguyên tố Fe vào vị trí A trong cấu trúc perovskite đã cho thấy sự thay đổi đáng kể trong tính chất điện từ của vật liệu. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc thêm Fe có thể làm tăng tính dẫn điện và cải thiện tính chất từ của vật liệu. Điều này có thể được giải thích bởi sự thay đổi trong cấu trúc điện tử và sự tương tác giữa các cation. Những phát hiện này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu perovskite với tính chất điện từ cao, phục vụ cho các ứng dụng trong công nghệ hiện đại.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu

Nghiên cứu về vật liệu perovskite đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Các tính chất điện, từ và nhiệt của vật liệu này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc nghiên cứu sâu hơn về các nguyên tố pha tạp và các mô hình lý thuyết sẽ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của các vật liệu này. Hướng nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các vật liệu perovskite mới với hiệu ứng nhiệt điện lớn, phục vụ cho các ứng dụng trong công nghệ năng lượng và điện tử. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm sẽ là chìa khóa để đạt được những thành tựu mới trong lĩnh vực này.

5.1. Triển vọng ứng dụng của vật liệu perovskite

Vật liệu perovskite có tiềm năng lớn trong nhiều ứng dụng công nghệ, từ các thiết bị điện tử đến các hệ thống năng lượng. Hiệu ứng nhiệt điện lớn của các vật liệu này có thể được ứng dụng trong việc phát triển các thiết bị chuyển đổi năng lượng hiệu quả. Ngoài ra, tính chất từ và điện của chúng cũng mở ra nhiều khả năng trong việc phát triển các thiết bị từ tính và điện tử mới. Nghiên cứu và phát triển các vật liệu perovskite sẽ tiếp tục là một lĩnh vực hấp dẫn trong khoa học vật liệu, với nhiều cơ hội cho các ứng dụng thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 VAT LIEU PEROVSKITE MANGANITE 1. Vật liệu perovskite có công thức hoá hoc ABO; với A là kim loại đất hiếm hoặc kim loại kiềm thé và B là kim loại chuyền tiếp, đã thu hút được sự quan tâm nghiên cứu trên thế giới từ nhiều năm qua cả về mặt lý thuyết lẫn thực nghiệm. Khi thay thế các cation kim loại thích hợp cho thành phần A hoặc thành phần B, mô tả bằng công thức hoá học AixA?,B¡ivB)/O; (trong đó A’, B’ là các kim loại thay thé) thì tính chất của vật liệu thay đổi mạnh, đặc biệt là tính chất điện và tính chất từ [117]. Trong trường hợp không pha tạp thi perovskite ABO; họ Manganite thường là phản sắt từ điện môi (AFMI).

Khi có sự pha tạp lỗ trồng hay điện tử vào vi tri A thì các tính chất điện - từ của perovskite ABO; thay đổi trong khoảng rất rộng: về mặt từ tính có thể từ phan sắt từ (AFM) đến sắt từ (FM) và tính chất điện có thé từ điện môi (I đến kim loại (M). Perovskite có pha tạp, dưới tác dụng của các điều kiện vật lý bên ngoài như nhiệt độ, từ trường, áp suất. có thé có các chuyên pha vật lý vô cùng lý thú và tạo ra những khả năng to lớn có thể đưa vào ứng dụng trong thực tế như chuyên pha kim loại điện môi (MIT), hiệu ứng từ trở không lồ (CMR), hiệu ứng từ nhiệt lớn (GMCE), hiệu ứng nhiệt điện (TEE), hiệu ứng thủy tinh spin (SG) [1] và chuyên pha trật tự điện tích (CO). Các chuyên pha trong vật liệu perovskite ABO; nay thé hiện mối quan hệ hết sức chặt chẽ và tinh tế giữa các bậc tự do của điện tích, quỹ đạo va spin của các điện tử trong mang tinh thé và sự biến dang của mang tinh thé.

Phần lớn các công trình nghiên cứu trong thời gian qua về perovskite ABO; tập trung vào hệ kim loại chuyên tiếp 3d mà cụ thé là các hợp chat manganite và cobaltite (B = Mn, Co) [118]. Trong chương nảy nêu những nét khái quát nhât vê môi quan hệ giữa câu trúc 16 tinh thé, cau trúc điện tử và tính chất điện - từ, các hiệu ứng điện - từ - nhiệt nổi bật của các perovskite từ tính mà chủ yếu là các perovskite manganIte.Vật liệu perovskite sắt từ. Cau trúc perovskite A ABO; lý tưởng a=b=c, a=B=y =90" Hình 1. Cấu tric perovskite ly tưởng.

Vật liệu perovskite lý tưởng có cấu trúc lập phương như hình 1.1, trong đó cation A* là kim loại đất hiếm, cation B® là kim loại chuyền tiếp (thường là Mn nếu là perovskite nền Mangan hoặc Co nếu là perovskite nền Coban). Về mặt hình hoc, perovskite ABO; lý tưởng thuộc nhóm không gian Pm3m được biểu diễn dưới dang 6 cơ sở như hình 1. Trong 6 cơ sở, các cation A chiếm vi trí ở các đỉnh (gọi là cation vi tri A), cation BTM ở tam (gọi là cation vị trí B), còn các anion O* ở tâm các mặt của hình lập phương. Cation vị tri A phối vị với 12 ion oxy ở lân cận gần nhất, còn cation vị trí B phối VỊ VỚI 6 ion oxy.

Với cách phối vị như vậy, các cation vị trí A thường có kích thước lớn hơn so với các cation vị trí B và xấp xỉ với kích thước anion O” [29]. Phối vị 12 là số phối vị của lớp cầu mạng lập phương tâm mặt xếp chặt trong kim loại, với đặc trưng lực liên kết yếu hướng theo trục nối các nguyên tử. Da diện AO, của perovskite cho dù không xếp chặt hoàn toàn nhưng lại hợp lý nhất về mặt hình học. Cation vị trí A với bán kính lớn bắt buộc phối vị với 12 anion O“ làm 12 liên kết A-O thường dài và tương đối yếu.

Do đó dao động tự do dọc theo trục liên kết sẽ dễ dàng hơn so với các liên kết mạnh trong mạng tinh thé. Các cation vị trí A đao động dang hướng trong khi các 17 anion O* đao động di hướng mạnh [44]. Cation vi trí B với ban kính nhỏ hơn cation vi trí A tạo nên hình bát diện có sỐ phối VỊ 6 VỚI anion OZ trong không gian. Khối bát diện BO, có 6 liên kết mạnh hướng dọc theo 6 bán trục ngắn của bát diện này.

Các tương tác mạnh này giúp giữ nguyên đơn vị cấu trúc bát diện ngay cả khi cấu trúc perovskite bị méo. Liên kết chặt dọc theo trục B-O làm dao động của nguyên tử O luôn ở trong mặt trực giao với hướng này. Do đó mức độ tự do của anion O” tương ứng với sự quay của bát diện BO, quanh cation BỶ” ở vị trí trung tâm [36]. Trong cấu trúc đó, các cation B® có các quỹ đạo điện tử lớp d không day (d'”") và có momen từ tự phát do các spin sắp xếp song song.

Trong cấu trúc bát điện BO,, ion B®” đứng trong trường tinh thể bát diện tạo bởi các ion Oxy. Sự tương tac tĩnh điện giữa các ion kim loại chuyền tiếp BỶ và trường bát diện tạo bởi các ion O7 dẫn tới sự tách mức năng lượng của các điện tử lớp d, do suy biến quỹ đạo bậc 5 va ảnh hưởng đến sự sắp xếp điện tử trên các mức năng lượng này.2 là sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mn”” trong cấu trúc của perovskite nền Mn. y 2) em Ƒ—-= y a / / Pay =ễ= | z = Đ if % x d 2 / — 872 - [2 — / N y 327 =r ?~ y x —\ ty, orbitals y yz Mn+ Mn3t a, Trong nam quy dao d co ba quy b, Cac quy dao d cua cac kim loai đạo t›„ và hai quỹ dao ey chuyển tiếp gồm năm kiểu sắp xếp tương ứng. Sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mn*TM trong tinh thé perovskite.

18 xét các quá trình tách mức năng lượng của nguyên tử Mn trong trường tính thé này. Đối với một nguyên tử tự do, các điện tử quỹ đạo có cùng số lượng tử chính n không suy biến và có cùng một mức năng lượng. Tuy nhiên dưới tác dung của trường tinh thé bát diện (do các ion O” ở đỉnh bát diện sinh ra), các quỹ đạo d của các ion kim loại chuyển tiếp được tách ra thành những mức năng lượng khác nhau. Lớp vỏ điện tử 3d của nguyên tử Mn có số lượng tử quỹ đạo / = 2, số lượng tử từ m = 0, +1, +2, tức là có năm hàm sóng quỹ đạo (5 orbital, hình 1.

Các quỹ dao này được ký hiệu là d_. Do trường tinh thé là đối xứng nên các điện tử trên các quỹ dao d d,. chịu một lực đây cua các ion âm như nhau do vậy có năng lượng như nhau - gọi là mức thâp tg, còn các điện tử trên các quỹ đạo đ., và đ, „ cting chiu yo cùng một lực day nên cũng có cùng một mức năng lượng - va gọi là mức cao e, , năng lượng tách mức này vào khoảng IeV (hình 1. Theo lý thuyết Jahn — Teller, một cấu trúc phân tử có tính đối xứng cao với các quỹ đạo điện tử suy biến sẽ phải biến dang dé loại bỏ suy biến và làm giảm tính đối xứng tức là giảm năng lượng tự do.

Hiệu ứng Jahn — Teller (JT) xảy ra trong một ion kim loại chứa số lẻ điện tử ở mức e„. Xét trường hợp của ion Mn” trong trường bát diện với cau trúc điện tử 3d* (2,1). Mức ¿‡„ là suy biến bội 3 và chứa 3 điện tử nên chỉ có một cách sắp xếp duy nhất là mỗi điện tử nằm trên một quỹ đạo khác nhau. Tuy nhiên mức e, là mức suy biến bội 2 mà lại chỉ có một điện tử nên sẽ có hai cách sắp xép khả dĩ là d',d°, Zo , hoặc x-yˆ 1 0 đ, ,d;.

xế y“ Z Nếu theo cách sắp xếp thứ nhất (d!.d°,_,) thì lực hút tĩnh điện giữa các ion ligan Oxy với ion Mn” theo trục z sẽ yếu hơn so với trên mặt phẳng xy, điều này sẽ dẫn đến độ dài các liên kết Mn — O không còn đồng nhất như trong trường hợp perovskite lý tưởng. Ta sẽ có 4 liên kết Mn — O ngắn trên 19 ` ° yy’ — et > 2) ¬a `Z 5 C a, Méo mang kiéu I. b, Méo mang kiểu II. Méo mang Jahn-Teller.

mặt phang xy và 2 liên kết Mn — O dai hơn trên trục z. Trường hợp này là méo mạng Jahn — Teller kiểu I. Nếu theo cách sắp xếp thứ hai (2đ,) thi lực hút tĩnh điện giữa các ion ligan Oxy với ion Mn”” theo trục z sẽ mạnh hon so với trên mặt phẳng xy. Trong trường hop này ta sẽ có 4 liên kết Mn — O dai trên mặt phang xy và 2 liên kết Mn — O ngắn hơn trên trục z.

Ta gọi trường hợp này là méo mạng Jahn — Teller kiểu II. Như vậy méo mạng Jahn — Teller sẽ biến cấu trúc lập phương lý tưởng (cubic) của các perovskite thành cấu trúc trực giao (rhombohedral). Day là hiệu ứng vi mô nên khi quan sát vĩ mô ta sẽ không thấy được các méo mạng này. Đồng thời do liên kết đàn hồi giữa các vi trí méo mạng mà hiện tượng này thường mang tính tập thể.

Nếu trong vật liệu chỉ tồn tại một trong hai kiểu méo mạng thì ta gọi đó là hiện tượng méo mang Jahn — Teller tinh, va là méo mang Jahn — Teller động nếu trong vật liệu tồn tại cả hai kiểu méo mạng trên vì chúng có thé chuyền đổi qua lại lẫn nhau. Như vậy vật liệu biến dạng tuân theo hiệu ứng Jahn — Teller để khử suy biến. Cũng chính vì biến dạng này (biến dạng mang tính vi mô) mà vật liệu sẽ không còn biến dạng phân cực (biến dạng vĩ mô) như vật liệu sắt điện và chính vì vậy mặc dù có cùng cấu trúc nhưng perovskite sắt từ và sắt điện có các tính chất khác han nhau. Các tương tác trong perovskite.

Goodenough là người đầu tiên đã giải thích khá toàn diện tính chất điện - từ của perovskite manganite [34]. Do đặc điểm cau trúc tinh thé bao gồm các bát điện MnO, chung nhau ở đỉnh va có khoảng cách tương tác ngắn nhất, nên tương tác chủ yếu trong perovskite manganite là tương tác cation-anion- cation (ví dụ Mn” - O - Mn’) với góc liên kết 180°. Các tương tác cation- cation, tương tác cation-anion-cation với góc kiên kết 90° và siêu trao đổi di hướng thường nhỏ, không có vai trò đáng ké trong các hiệu ứng vật lý hoặc không tồn tại đối với cau trúc perovskite ABO; nên không xét đến ở đây. Tương tác cation-anion-cation với góc 180° (tương tác siêu trao đôi — super exchange - SE) là một cặp bao gồm hai cation kim loại ở hai phía đối diện nhau của anion O”.