Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu vi cấu trúc của một số vật liệu ôxít và hợp kim kích thước nanô mét bằng phương pháp hiển vi điện tử
lu tiến hng Hà Nội - 2008 Nghiên cứu vi cấu trúc của một số vật liệu ôxít và hợp kim kích thớc nanô mét bằng phơng pháp hiển vi điện tử Bộ giáo dục và đào tạo V iện khoa học và công nghệ việt nam Viện khoa học vật liệu Y Z Tóm tắt Luận án tiến sĩ ngành khoa học vật liệu Chuyên ngành: vật liệu điện tử Mã số: 62-44-50-01 1 Công trình đợc hoàn thành tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Vật lý, Trờng Đại học Kỹ thuật Tổng hợp Chemnitz, Cộng hoà liên bang Đức. Ngời hớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Võ Vọng 2. GS. TSKH. Michael Hietschold Phản biện 1: PGS.TS. Lê Văn Vũ Trờng ĐH Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Phản biện 2: GS.TS. Nguyễn Hoàng Nghị Trờng ĐH Bách khoa Hà Nội Phản biện 3: PGS. TS. Nguyễn Văn Hùng Trờng ĐH S phạm Hà Nội Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp nhà nớc họp tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi 9h giờ 00, ngày 28 tháng 06 năm 2008 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Th viện Quốc gia, - Th viện Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, - Th viện Viện Khoa học Vật liệu, - Th viện Trờng Đại học Vinh. 2 Mở đầu Để nghiên cứu vật liệu một cách đầy đủ và hệ thống, các nhà khoa học thờng phải nghiên cứu đồng thời cả tính chất và cấu trúc của chúng. Trong nghiên cứu cấu trúc, nhà nghiên cứu có thể sử dụng các phơng pháp khác nhau nh nhiễu xạ tia X, nhiễu xạ Nơtron, hiển vi điện tử (HVĐT),So sánh các phơng pháp phân tích, các nhà khoa học đều nhận thấy rằng để nghiên cứu vật liệu nanô, phơng pháp HVĐT có nhiều u điểm vợt trội so với các phơng pháp khác. Cụ thể là nó cho phép nghiên cứu đồng thời cấu trúc tinh thể, kích thớc, hình dạng hạt và thành phần hoá học trong một thể tích (hoặc diện tích) rất nhỏ và trên cùng một mẫu nghiên cứu. Tuy nhiên, phơng pháp này có một số hạn chế, đó là: việc gia công mẫu thờng phức tạp, tốn nhiều thời gian cũng nh yêu cầu phải có các thiết bị chuyên dụng đắt tiền. Phơng pháp HVĐT có thể sử dụng để nghiên cứu vi cấu trúc của nhiều đối tợng vật liệu khác nhau nh vật liệu dạng bột, dạng khối hay màng mỏng. Có nhiều loại vật liệu nanô đã đợc quan tâm nghiên cứu trong thời gian qua. Trong luận án này, chúng tôi chọn ba đối tợng vật liệu đã và đang đợc quan tâm nghiên cứu cả về nghiên cứu cơ bản lẫn ứng dụng bởi chúng có nhiều tính chất lý, hoá lý thú. Mặt khác, chúng cũng đại đại diện cho ba loại đối tợng vật liệu khác nhau đợc nghiên cứu bằng phơng pháp HVĐT. Thứ nhất là vật liệu nanô perovskite ABO 3 dạng bột (trong đó, A là các nguyên tố đất hiếm, B là kim loại chuyển tiếp). Đặc điểm đợc chú ý nhiều ở các vật liệu này là ảnh hởng của kích thớc, hình dạng hạt lên tính chất điện, từ và khả năng xúc tác của chúng. Nhiều công bố gần đây đã cho thấy có thể sử dụng phơng pháp nghiền cơ năng lợng cao (NCNLC), phơng pháp sol-gel để chế tạo ra các vật liệu nanô perovskite ABO 3 và có thể điều khiển đợc quy trình chế tạo để thu đợc vật liệu phù hợp với mục đích nghiên cứu. Đối tợng thứ hai là vật liệu hợp kim khối nền Nd-Fe-Al với khả năng tạo trạng thái vô định hình (GFA) lớn và lực kháng từ (H c ) cao ở nhiệt độ phòng đã đợc quan tâm nh là vật liệu từ mới có khả năng ứng dụng trong 3 thực tế. Các nghiên cứu đã cho thấy tính chất từ của hợp kim phụ thuộc mạnh vào hợp phần và phơng pháp chế tạo. Tuy nhiên, cho đến nay ngời ta vẫn cha thống nhất về cơ chế từ cứng của loại hợp kim này. Thứ ba là vật liệu dạng băng và màng mỏng của hợp kim Heusler X 2 YZ (hoặc XYZ), trong đó X và Y là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, Z là nguyên tố nhóm III hoặc V, cũng đã và đang đợc quan tâm nghiên cứu bởi khả năng phân cực spin của chúng có thể đạt đến 100% và nhiệt độ Curie cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng. Chúng đợc xem là một trong những đối tợng có triển vọng ứng dụng lớn trong các linh kiện spin tử (spintronics). ở nớc ta, các phòng thí nghiệm ở các Viện nghiên cứu và một số trờng Đại học cũng đã nghiên cứu cả ba đối tợng vật liệu nói trên và thu đợc nhiều kết quả. Tuy nhiên, các công trình công bố chủ yếu đề cập đến quá trình chế tạo và nghiên cứu các tính chất điện, từ của vật liệu. Phần nghiên cứu cấu trúc chủ yếu khai thác khả năng của các máy nhiễu xạ tia X và một số ít nghiên cứu bằng kỹ thuật SEM. Do đó, các kết quả thu đợc cha đủ để giải thích một cách tờng minh các tính chất của vật liệu cũng nh mối liên hệ giữa cấu trúc với các tính chất này. Với những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu là: Nghiên cứu vi cấu trúc của một số vật liệu ôxít và hợp kim kích thớc nanô mét bằng phơng pháp hiển vi điện tử. Mục tiêu của luận án là: (i) tìm quy trình gia công mẫu nghiên cứu với HVĐT đối với các vật liệu dạng bột, khối và màng mỏng; (ii) sử dụng phơng pháp HVĐT để nghiên cứu vi cấu trúc của vật liệu nanô perovskite ABO 3 , một số hệ hợp kim từ nền Nd-Fe-Al và Heusler Cu 2 MnAl, Co 2 MnSi; (iii) làm sáng tỏ mối liên hệ giữa vi cấu trúc với tính chất điện, từ và hoá học trong các loại vật liệu này. Phơng pháp nghiên cứu: Luận án đợc tiến hành bằng phơng pháp thực nghiệm. Nội dung của luận án gồm: Tổng quan về phơng pháp HVĐT; tổng quan về các đặc điểm và cấu trúc của các vật liệu nanô perovskite ABO 3 , các 4 hợp kim từ nền Nd-Fe-Al và vật liệu Heusler; các kỹ thuật thực nghiệm; các kết quả nghiên cứu vi cấu trúc bằng phơng pháp HVĐT của một số hệ mẫu nanô perovskite ABO 3 , hợp kim từ Nd-Fe-Co-Al-(B,C), hợp kim Heusler Cu 2 MnAl và Co 2 MnSi và mối liên hệ giữa vi cấu trúc với các tính chất của vật liệu. Bố cục của luận án: Luận án gồm 141 trang đợc trình bày trong 6 chơng nội dung. Trong đó, hai chơng đầu trình bày tổng quan các vấn đề liên quan đến luận án. Chơng 3 trình bày các kỹ thuật thực nghiệm. Ba chơng sau chúng tôi trình bày các kết quả nghiên cứu đã đạt đợc. Kết quả của luận án đã đợc công bố trong 15 bài báo, trong đó có 6 bài đã in ở các tạp chí chuyên ngành Quốc tế và trong nớc, 9 bài đã in trong các kỷ yếu hội nghị. Chơng 1. Tổng quan về phơng pháp hiển vi điện tử 1.1. Cơ sở của kính hiển vi điện tử Phần này trình bày cơ sở của kính hiển vi điện tử (HVĐT) bao gồm: tính sóng hạt của chùm tia điện tử; tơng tác của chùm tia điện tử với đối tợng nghiên cứu và cơ sở lý thuyết nhiễu xạ điện tử (NXĐT) cũng nh các u, nhợc điểm của NXĐT so với nhiễu xạ tia X (XRD). 1.2. Kỹ thuật hiển vi điện tử truyền qua (TEM) TEM thờng ghi nhận các điện tử truyền qua mẫu để: tạo ảnh HVĐT (BF TEM, DF TEM, HRTEM) cho các thông tin về kích thớc, hình dạng, phân bố của các hạt tinh thể, khoảng cách giữa các mặt phẳng mạng cũng nh các sai hỏng của cấu trúc bên trong mẫu vật liệu; ảnh SAED cho các thông tin về trạng thái và cấu trúc của vật liệu; hoặc ghi nhận các Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo của kính hiển vi đi ệ n tử tru y ền q ua ( TEM ) . 5 tia X đặc trng hoặc mức độ tổn hao năng lợng (EELS) của điện tử cho các thông tin về thành phần hoá học và cấu trúc điện tử của mẫu. Để phân tích các ảnh HVĐT, NXĐT cần phải hiểu rõ ba cơ chế tơng phản ảnh: tơng phản khối lợng - độ dày; tơng phản nhiễu xạ; tơng phản pha. 1.3. Kỹ thuật hiển vi điện tử quét (SEM) SEM thờng ghi nhận các điện tử tán xạ ngợc, điện tử thứ cấp hay tia X đặc trng để tạo các ảnh HVĐT: SEM, BSE, ảnh phân bố các nguyên tố hoá học cho các thông tin về hình thái học bề mặt, sai hỏng bề mặt và sự phân bố các nguyên tố; ảnh EBSD và bản đồ định hớng (EBSD map) cho thông tin về pha tinh thể và sự định hớng của chúng trên bề mặt mẫu. 1.4. Một số kỹ thuật phân tích phổ trên kính hiển vi điện tử Bên cạnh các chế độ chụp ảnh HVĐT và ảnh NXĐT, ngời ta có thể thực hiện một số kỹ thuật vi phân tích để xác định thành phần hoá học và cấu trúc điện tử của mẫu cần nghiên cứu nh EDX, EELS hay phân tích phổ điện tử Auger. 1.5. Các kỹ thuật gia công mẫu để nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử Đối với phơng pháp HVĐT, kỹ thuật gia công mẫu đóng một vai trò rất quan trọng. 1.5.1. Các phơng pháp gia công mẫu để nghiên cứu với TEM Có hai phơng pháp gia công thờng đợc dùng để gia công các mẫu dạng khối, băng và màng mỏng là: phơng pháp cắt ngang (cross-section) và phơng pháp cắt mặt (plan-view). Trong đó, bớc làm mỏng tinh cuối cùng để mẫu đủ mỏng cho chùm tia điện tử truyền qua là bắn phá ion. Đối với mẫu dạng bột có thể sử dụng phơng pháp dùng keo hoặc hoà tan trong dung Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo của một kính hiển vi điện tử quét (SEM). 6 môi để tạo mẫu đo với TEM. Ngoài ra có thể sử dụng một số kỹ thuật khác nh: ăn mòn điện- hoá học; cắt lát cực mỏng; in lại 1.5.2. Các phơng pháp gia công mẫu để nghiên cứu với SEM Gia công mẫu nghiên cứu bằng SEM đơn giản hơn nhiều so với TEM vì thờng chỉ cần gia công một mặt mẫu. Có thể sử dụng các phơng pháp gia công mẫu TEM để gia công mẫu cho SEM. Chơng 2. Đặc trng cấu trúc, tính chất của các vật liệu nanô dạng ôxít và hợp kim đợc nghiên cứu 2.1. Cấu trúc tinh thể, một số tính chất và các phơng pháp chế tạo vật liệu nanô perovskite ABO 3 Các vật liệu perovskite ABO 3 (A là các nguyên tố đất hiếm; B là kim loại chuyển tiếp), có cấu trúc lý tởng là lập phơng tâm mặt hoặc cấu trúc bát diện. Tính chất điện có thể là điện môi, bán dẫn hay kim loại. Tính chất từ có thể là sắt từ, phản sắt từ hay thuỷ tinh spin. Các tính chất này phụ thuộc vào sự pha tạp và điều kiện chế tạo vật liệu. Bằng các phơng pháp nh sol- gel, nghiền cơ năng lợng cao, có thể tạo ra vật liệu có kích thớc hạt và cấu trúc nanô mét. Hiệu ứng về kích thớc hạt, cấu trúc cùng với các sai hỏng bề mặt của các hạt tinh thể do đặc thù của phơng pháp chế tạo tạo nên làm vật liệu nanô perovskite ABO 3 thờng có diện tích bề mặt riêng lớn. Vì vậy, ngoài những tính chất điện, từ đợc quan tâm, vật liệu nanô perovskite ABO 3 còn thể hiện tính xúc tác rất tốt. 2.2. Hợp kim Nd-Fe-Al Hợp kim nền Nd-Fe-Al chế tạo bằng phơng pháp nguội nhanh cho thấy nhiều pha tinh thể khác nhau có thể xuất hiện trong hợp kim phụ thuộc vào hợp phần và điều kiện chế tạo. Đặc biệt, hợp kim Nd-Fe-Al đợc quan tâm nghiên cứu nhiều hơn khi phát hiện các hợp kim mới có khả năng tạo trạng thái vô định hình (GFA) và H c cao ở nhiệt độ phòng. Các tham số từ cứng của hợp kim đợc nâng cao đáng kể khi thêm hoặc thay thế Nd, Fe bằng các nguyên tố khác nh Pr, Co, B, Dy, Cu, Về mặt cơ chế H c cao của hợp kim nền Nd-Fe-Al cho đến nay vẫn cha đợc thống nhất. Một số kết 7 quả nghiên cứu cho thấy vai trò của dị hớng ngẫu nghiên và sự tơng tác giữa các đám VĐH. Các tác giả khác lại cho thấy vai trò của tâm ghim vách đô men hoặc do các pha tinh thể là nguyên nhân làm cho hợp kim có H c lớn. Vì vậy, vi cấu trúc của chúng cần đợc nghiên cứu một cách tờng minh. 2.3. Cấu trúc và một số đặc trng của hợp kim Heusler Hợp kim Heusler, mặc dù đợc phát hiện từ lâu (1903) nhng đến nay vẫn đợc quan tâm nghiên cứu bởi chúng có khả năng phân cực spin lớn, có đặc điểm và tính chất gần với vật liệu bán dẫn, dễ tích hợp để chế tạo các linh kiện spin tử. Hợp kim Heusler đợc chia thành hai nhóm: bán hợp kim Heusler với công thức chung XYZ và hợp kim Heusler đầy đủ với công thức X 2 YZ. Trong đó X và Y là nguyên tố thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp, Z nằm trong nhóm III hoặc V. Hai hợp phần Cu 2 MnAl và Co 2 MnSi đợc quan tâm nghiên cứu nhiều hơn vì chúng có khả năng phân cực spin lớn và nhiệt độ T C cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng. Cấu trúc tinh thể của các hợp kim Heusler cũng phụ thuộc nhiều vào và điều kiện chế tạo vật liệu. Chơng 3. Các kỹ thuật thực nghiệm 3.1. Phơng pháp chế tạo mẫu Các hệ mẫu dạng bột nanô perovskite LaCoO 3 , La 0,7 Sr 0,3 MnO 3 và hợp kim Nd 40 Co 15 Fe 30 Al 10 B 5 đã đợc chế tạo bằng kỹ thuật NCNLC trên máy nghiền SPEX 8000D. Hợp thức La 0,7 Sr 0,3 Mn 1-x Zn x O 3 (x= 0,2; 0,3; 0,4 và 0,5) dạng bột đợc chế tạo bằng phơng pháp sol-gel xitrat. Các hệ mẫu Nd 55- x Co x Fe 30 Al 10 B 5 (x = 0, 5, 10, 15 và 20) và hệ Nd 45-x Co 15 Fe 30 Al 10 C x (x = 0, 1, 3, 5 và 7) đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc hút nguội nhanh trên lò hồ quang điện. Hợp kim Heusler Cu 2 MnAl dạng băng đợc chế tạo bằng phơng pháp phun băng trên thiết bị ZGK-1 còn hợp kim Heusler Co 2 MnSi dạng màng mỏng đợc chế tạo bằng phơng pháp bốc bay chùm tia laze trên hệ MECA 2000 DAL-350. Tất cả các hệ mẫu trên đều đợc chế tạo ở Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 3.2. Phân tích vi cấu trúc Vi cấu trúc của các vật liệu đợc nghiên cứu bằng cách kết hợp phơng 8 pháp HVĐT với kỹ thuật XRD, trong đó HVĐT là phơng pháp chính. Kính HVĐT truyền qua (TEM) Philip CM20-FEG có nguồn phát xạ điện tử trờng, hoạt động với điện thế gia tốc 200 kV, có độ phân giải điểm là 0,14 nm. Kính hiển vi này có thể hoạt động ở các chế độ chụp ảnh BF TEM, DF TEM, HRTEM và SAED. Nó còn đợc trang bị thêm CCD camera và một hệ thống lọc ảnh GATAN (GIF) cùng với phần mềm Micrograph 3.1 để phân tích và xử lý các ảnh TEM, HRTEM, SEAD v EELS. Kính HVĐT quét Nova NanoSEM 200 có nguồn điện tử phát xạ trờng phân giải cao, của hãng FEI có độ phân giải là 0,8 đến 1,8 nm (ở chế độ High Vaccum) và 1,5 đến 1,8 nm (ở chế độ Low Vaccum). Chúng có thể chụp ảnh mẫu đo ở các chế độ SE, BSE và STEM. Trên máy SEM này đợc trang bị phần mềm HKL Channel 5 cùng với hệ đầu đo Nordlys, phần mềm QUANTAX và đầu đo EDX và đầu đo tín hiệu huỳnh quang catốt. Các thiết bị này đặt tại Viện Vật lý, TU Chemnitz, CHLB Đức. Mẫu để nghiên cứu bằng TEM và SEM đợc gia công bằng các phơng pháp cắt ngang, cắt mặt đối với các mẫu dạng khối, băng và màng mỏng. Mẫu dạng bột đợc gia công bằng phơng pháp dùng dung môi. 3.3. Các phép đo điện, từ Các phép đo điện, từ đợc thực hiện trên hệ đo điện trở 4 múi dò, hệ từ kế mẫu rung (VSM) và hệ đo các tính chất vật lý (PPMS) cũng đợc thực hiện tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện khoa hoc và Công nghệ Việt Nam. (a) 100-200 àm (b) (c) (d) 5 o Sỳng ion (a)(a) 100-200 àm (b) 100-200 àm (b) (c)(c) (d) 5 o Sỳng ion (d) 5 o Sỳng ion 100-200 àm 78 o (d) 500 àm (a) (b) (c) S ỳng ion 100-200 àm 78 o (d) 500 àm500 àm (a) (b) (c)(c) S ỳng ion Hình 3.1. Các bớc gia công mẫu theo phơng pháp cross- section: (a) dán mẫu vào đế; (b) cắt thành lát mỏng; (c) làm mỏng thô và (d) làm mỏng tinh. Hình 3.2. Sơ đồ mô tả các bớc gia công mẫu bằng phơng pháp plan view: (a) cắt siêu âm, (b) làm mỏng thô, (c) dimpling, (d) bắn phá ion. 9 3.4. Một vài phép đo khác Diện tích bề mặt riêng BET, khả năng xúc tác của vật liệu và phép đo nhiệt độ phản ứng trên bề mặt TPSR đợc tiến hành trên máy chuyên dụng. Chơng 4. Vi cấu trúc của vật liệu nanô perovskite ABO 3 4.1. Vi cấu trúc của các vật liệu nanô perovskite LaCoO 3 , La 0,7 Sr 0,3 MnO 3 chế tạo bằng phơng pháp NCNLC 4.1.1. Phân tích cấu trúc từ phổ XRD Phân tích phổ XRD của cả hai hệ mẫu với t ng = 2 ữ 24 giờ cho thấy pha tinh thể perovskite trong hệ mẫu LaCoO 3 bắt đầu hình thành sau 4 giờ nghiền và gần nh đơn pha kể từ giờ nghiền thứ 16. Quá trình bắt đầu tạo pha và hình thành pha perovskite hoàn chỉnh của hệ mẫu La 0,7 Sr 0,3 MnO 3 tơng ứng là 4 và 8 giờ nghiền. Việc phân tích các kết quả XRD trên đây chỉ cho chúng ta các thông tin về quá trình hình thành pha tinh thể perovskite trong các hệ mẫu mà cha cho biết đầy đủ các thông tin về vi cấu trúc của vật liệu nh phân bố kích thớc hạt và hình dạng của chúng. 4.1.2. Phân tích vi cấu trúc bằng các kỹ thuật hiển vi điện tử Bằng kỹ thuật phân tích các ảnh SAED của hai hệ mẫu LaCoO 3 và La 0,7 Sr 0,3 MnO 3 , kết quả thu đợc cũng tơng tự nh kết quả phân tích phổ XRD ở trên. Hình 4.2 tơng ứng là các ảnh SAED với đờng kính của chùm tia điện tử hội tụ trên mẫu đo khoảng 700 nm của các mẫu LaCoO 3 . Có thể thấy pha perovskite (hình 4.2a) đã đợc hình thành sau 4 giờ nghiền thể hiện bởi các điểm nhiễu xạ từ các họ mặt phẳng tinh thể của pha này nằm tơng ứng với các vòng nhiễu xạ mô phỏng (hình 4.2c). Các ôxít ban đầu của hợp phần vẫn còn d nhiều trong mẫu thể hiện bởi các điểm nhiễu xạ không thuộc các vòng nhiễu xạ mô phỏng, chúng nằm rải rác, xen kẽ giữa các điểm nhiễu xạ của pha perovskite. Quan sát ảnh SAED của mẫu nghiền 16 giờ cho thấy, hầu hết các điểm nhiễu xạ đều nằm tơng ứng với các vòng nhiễu xạ mô phỏng của pha tinh thể perovskite. Sau 24 giờ nghiền các điểm nhiễu xạ của mẫu đều thuộc các vòng nhiễu xạ mô phỏng hoặc tơng ứng với các đỉnh của phổ phân bố cờng độ (hình 4.2d). Điều đó có nghĩa là sau thời gian 4 [...]... sau: 23 1 Phơng pháp HVĐT bao gồm các kỹ thuật chụp ảnh hiển vi điện tử (DF TEM, BF TEM, HRTEM, SEM, BSE), nhiễu xạ điện tử (SAED, EBSD) và kỹ thuật phân tích phổ EDX đã đợc áp dụng một cách hệ thống để nghiên cứu vi cấu trúc của các vật liệu kích thớc nanô mét đang đợc quan tâm nghiên cứu 2 Đã tìm ra phơng pháp và quy trình gia công mẫu thích hợp để nghiên cứu với HVĐT cho 3 loại vật liệu từ ở dạng... những sự thay đổi về hoạt tính xúc tác của vật liệu Chơng 5 Vi cấu trúc của một số hợp kim nền Nd-Fe-Al 5.1 Các kết quả nghiên cứu vi cấu trúc và mối liên hệ giữa chúng với tính chất từ của hợp kim Nd55-xCoxFe30Al10B5 chế tạo bằng phơng pháp đúc 5.1.1 Phân tích cấu trúc từ phổ XRD Phân tích phổ XRD của các mẫu cho thấy tất cả các mẫu đều bị kết tinh một phần Một số đỉnh nhiễu xạ tơng ứng với pha tinh... có chu kỳ, biểu hiện tính siêu cấu trúc Các kết quả nghiên cứu vi cấu trúc đã giải thích đợc sự thay đổi của các tham số từ nh Hc, TC, Mr phụ thuộc vào tỷ phần C có trong mẫu Khi nồng độ C đạt 5 %, Hc có giá trị cực đại với Hc = 7,2 kOe 20 Chơng 6 Vi Cấu trúc của các hợp kim heusler Cu2MnAl, Co2MnSi 6.1 ảnh hởng của tốc độ làm nguội và nhiệt độ ủ lên vi cấu trúc của hợp kim Heusler Cu2MnAl dạng băng... cấu trúc bằng các kỹ thuật HVĐT của vật liệu nanô perovskite ABO3 trên các hệ mẫu LaCoO3, La0,7Sr0,3MnO3 chế tạo bằng phơng pháp NCNLC và hệ mẫu La0,7Sr0,3Mn1-xZnxO3 chế tạo bằng phơng pháp sol-gel đã cho thấy sự phụ thuộc theo thời gian nghiền, nhiệt độ ủ và hợp phần (các giản đồ, đồ thị, qui luật) của kích thớc, hình dạng, cấu trúc và pha tinh thể của các hạt vật liệu Kích thớc hạt trung bình của vật. .. tất cả các mẫu hợp kim nền Nd-Fe-Al có tính từ cứng tốt (Hc trên 3 kOe) Trạng thái VĐH đám hay trật tự gần tinh thể cũng có thể gây nên tính từ cứng tốt cho các hợp kim Nd-Fe-Co-Al-(B,C) Số pha và tỷ phần các pha phụ thuộc vào thành phần của hợp kim cũng nh phơng pháp chế tạo vật liệu Tất cả các hợp kim đều có cấu trúc đa tinh thể là nguyên nhân của cấu trúc đa pha từ trong vật liệu Hợp kim chứa C không... dạng và kích thớc hạt trung bình tăng nhanh hơn so với các mẫu có Zn = 0 là do sự khác nhau về bán kính của các ion Mn3+ và Zn2+ Hai ion này có dạng cầu nhng bán kính của ion Mn3+ là 0,046 nm còn của ion Zn2+ là 0,083 nm 4.2.3 Mối liên hệ giữa vi cấu trúc và tính chất của vật liệu Các kết quả nghiên cứu vi cấu trúc đã giải thích đợc vi c thay thế một phần Mn bằng Zn làm cho kích thớc hạt tăng lên và. .. khác nhau, có cấu trúc vỏ - lõi, một số hạt bị sai hỏng cấu trúc (hình 4.7) Đây là một thông tin quan trọng để khẳng định sự giải thích bản chất vật lý của tính chất siêu thuận từ của các hạt nanô trong hệ mẫu La0,7Sr0,3MnO3 Nh vậy, bằng phơng pháp NCNLC đã chế tạo đợc các vật liệu perovskite ABO3 dạng bột có kích thớc hạt cỡ nanô mét và có thể điều khiển đợc kích thớc hạt trong vật liệu bằng cách tăng... đối với hợp kim chứa B nhng vẫn cho lực kháng từ cao trên 7 kOe 5 Các kết quả nghiên cứu vi cấu trúc của vật liệu Heusler Cu2MnAl dạng băng và Co2MnSi dạng màng mỏng bằng phơng pháp HVĐT đã cho thấy: Khi cha ủ nhiệt, băng Cu2MnAl có cấu trúc đơn pha L21; khi ủ nhiệt, hợp kim có cấu trúc đa pha gồm các pha tinh thể Cu2MnAl-L21, -Mn và Cu9Al4 Kích thớc và hình dạng các hạt tinh thể phụ thuộc vào tốc... từ trong các mẫu hợp kim 6 Lần đầu tiên ở Vi t Nam, chúng tôi đã sử dụng các kỹ thuật HVĐT một cách khá hệ thống để thu đợc đồng thời hình dáng, kích thớc hạt, các pha tinh thể có trong mẫu nghiên cứu, đặc biệt chụp đợc ảnh HRTEM (ở một vùng rất bé tới cỡ một vài nanô mét) của vật liệu Các kết quả này cho phép chúng ta giải thích những mối quan hệ giữa tính chất và vi cấu trúc của vật liệu Điều này tạo... nghiên cứu qua đó có thể tìm đợc các điều kiện tối u để chế tạo đợc những vật liệu thoả mãn các yêu cầu của công nghệ 25 1 2 3 4 5 6 7 các công trình liên quan đến luận án Lu Tiến Hng, Võ Vọng, Phan Thị Bích Hoà và Michael Hietschold (2004), Những kết quả nghiên cứu cấu trúc, kích thớc hạt của vật liệu nano ở các thể khối, bột, màng mỏng bằng phơng pháp hiển vi điện tử, Những vấn đề hiện đại của Vật . 2008 Nghiên cứu vi cấu trúc của một số vật liệu ôxít và hợp kim kích thớc nanô mét bằng phơng pháp hiển vi điện tử Bộ giáo dục và đào tạo V iện khoa học và công nghệ vi t nam Vi n khoa. trúc của một số vật liệu ôxít và hợp kim kích thớc nanô mét bằng phơng pháp hiển vi điện tử. Mục tiêu của luận án là: (i) tìm quy trình gia công mẫu nghiên cứu với HVĐT đối với các vật liệu. phơng pháp hiển vi điện tử 1.1. Cơ sở của kính hiển vi điện tử Phần này trình bày cơ sở của kính hiển vi điện tử (HVĐT) bao gồm: tính sóng hạt của chùm tia điện tử; tơng tác của chùm tia điện tử