ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------- LÊ VŨ ĐẠT CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU La2NiO4 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------- LÊ VŨ ĐẠT CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU La2NiO4 Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số : 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. NGUYỄN NGỌC ĐỈNH Hà Nội - Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo TS. Nguyễn Ngọc Đỉnh giúp đỡ, chi bảo tận tình tạo điều kiện thuận lợi trực tiếp hƣớng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Vật lý chất rắn, Khoa Vật lý, Trung tâm khoa học vật liệu – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, tạo điều kiện tốt giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu. Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Hóa học vô tạo điều kiện, giúp đỡ em mặt thiết bị nhƣ hóa chất, cung cấp cho em kiến thức quý báu trình chế tạo mẫu Cuối xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới ngƣời thân, anh,em, bạn bè động viên giúp đỡ nhiều để thực luận văn này. Mặc dù cố gắng để hoàn thành luận văn cách hoàn chỉnh song không tránh khỏi thiếu sót.Rất mong nhận đƣợc đóng góp quý báu thầy cô bạn để luận văn đƣợc hoàn chỉnh hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2014 Học Viên Lê Vũ Đạt MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN . 11 1.1. Vật liệu Perovskite. 11 1.1.1. Cấu trúc Perovskite . 11 1.1.2. Liên kết mạng Perovskite. . 12 1.1.3. Vật liệu Perovskite sắt từ. . 14 1.1.4. Vật liệu Perovskite sắt điện. . 14 1.2. Vật liệu BaTiO3. . 19 1.3. Vật liệu La2NiO4 . 20 1.4. Vật liệu multiferroics . 20 1.4.1. Phƣơng pháp sol- gel 22 1.4.2. Phƣơng pháp phản ứng pha rắn (phƣơng pháp gốm) . 23 CHƢƠNG 2: CHẾ TẠO MẪU. 24 2.1. Chế tạo La2NiO4 phƣơng pháp sol- gel . 24 2.2. Chế tạo BaTiO3 phƣơng pháp thủy nhiệt (sử dụng BaTiO3 chế tạo sẵn). . 26 2.3. Phƣơng pháp tổng hợp hệ mẫu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x phƣơng pháp nghiền trộn pha rắn. . 29 2.4. Phƣơng pháp tổng hợp hệ mẫu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x phƣơng pháp sol- gel (phƣơng pháp lõi vỏ). . 30 2.5. Nhiễu xạ kế tia X. . 31 2.6. Kính hiển vi điện tử quét (SEM). 33 2.7. Hệ đo tính chất từ VSM. 35 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC VÀ THẢO LUẬN. . 37 3.1. Cấu trúc. . 37 3.1.1. Cấu trúc vật liệu La2NiO4. . 37 3.1.2. Cấu trúc hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x 39 3.2. Sự phụ thuộc điện trở suất hệ vật liệu vào nhiệt độ. 46 3.3. Sự phụ thuộc số điện môi hệ vật liệu vào nhiệt độ. . 47 3.4. Sự phụ thuộc tính chất từ hệ vật liệu vào nhiệt độ. 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 51 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A,B : Các ion (cation) O : Nguyên tử Oxy CGS : (centimetre-gram-second system) hệ đơn vị vật lý học dựa centimet nhƣ đơn vị chiều dài, gam đơn vị khối lƣợng, giây đơn vị thời gian. La : nguyên tố Latan Ba : nguyên tố Bari Ca : nguyên tố Canxi Fe : nguyên tố Sắt Ni : nguyên tố Niken C : Nguyên tố Cacbon Tc : Nhiệt độ chuyển pha Curie C : Nhiệt độ Curie – Weiss AC : axit ctric. SEM : Kính hiển vi điện tử. TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua. EDX : Phƣơng pháp phân tích phổ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.1 Bán kính ion thông số mạng số hợp chất có cấu trúc Perovskite. Bảng 3.1.1 Kí hiệu, độ pH, nhiệt độ nung, thời gian nung mẫu La2NiO4. Bảng 3.1.2 Kí hiệu, tỷ lệ thành phần, nhiệt độ nung, thời gian nung hệ mẫu La2NiO4. Bảng 3.2.1 Bảng giá trị lượng kích hoạt mẫu R5, R6, R7 DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Tên hình vẽ Trang Hình 1.1.1 Cấu trúc perovskite lý tưởng. Hình 1.1.2 Đồ thị lượng tổng cộng theo thể tích ô mạng ứng với 12 cấu hình ion xác định. Hình 1.1.3 Pha cấu trúc phân cực tự phát. 13 Hình 1.1.4 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ phân cực tự phát pha 14 cấu trúc BaTiO3. Hình 1.1.5 Sự tạo thành giếng kép mạng ion Perovskite sắt điện. 14 Hình 1.1.6 Đômen vật liệu sắt điện. 16 Hình 1.1.7 Đường cong điện trễ. 17 Hình 1.2.1 Minh họa đặc trưng tác động qua lại tính sắt điện 19 sắt từ vật liệu Multiferroics. Hình 1.2.2 Mối quan hệ vật liệu Multiferroics vật liệu điện từ. 19 Hình 2.1.1 Sơ đồ chế tạo La2NiO4 phương pháp sol – gel. 22 Hình 2.1.2 Hình thành gel nhớt với độ pH khác nhau. 23 Hình 2.1.3 Gel nhớt sau sấy khô nung sơ bộ. 23 Hình 2.1.4 Nghiền bột xốp cối mã não. 24 Hình 2.1.5 Bột La2NiO4 thu sau nung thiêu kết. 24 Hình 2.2.1 Quy trình chế tạo vật liệu BaTiO3 phương pháp thủy nhiệt. 24 Hình 2.2.2 Thiết bị ủ nhiệt bình thủy nhiệt. 26 Hình 2.2.3 Ảnh SEM BaTiO3 chế tạo phương pháp thủy nhiệt 27 Hình 2.3.1 Giản đồ thời gian trình nung thiêu kết. 27 Hình 2.4.1 Giản đồ chế tạo vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3) phương 28 pháp sol- gel. Hình 2.5.1 Hiện tượng nhiễu xạ tia X tinh thể 29 Hình 2.5.2 Hình ảnh nhiễu xạ tia X 31 Hình 2.6.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên tắc hoạt động kính hiển vi 33 điện tử quét. Hình 2.7.2 Sơ đồ cấu tạo hệ đo từ kế mẫu rung 34 Hình 3.1.1.1 Nhiễu xạ X-ray mẫu La2NiO4 với độ pH khác nhau. 35 Hình 3.1.1.2 Nhiễu xạ X-ray mẫu La2NiO4 với nhiệt độ nung khác 36 Hình 3.1.1.3 Ảnh SEM mẫu La2NiO4. 37 Hình 3.1.2.1 Nhiễu xạ Xray hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3) chế tạo 38 phương pháp sol- gel với giá trị x khác nhau. Hình 3.1.2.2 Giản đồ Xray hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3) chế tạo 38 phương pháp nghiền trộn với giá trị x khác nhau. Hình 3.1.2.3 Ảnh SEM giản đồ EXD mẫu D1. 39 Hình 3.1.2.4 Ảnh SEM giản đồ EDX mẫu D2. 40 Hình 3.1.2.5 Ảnh SEM giản đồ EDX mẫu D3. 41 Hình 3.1.2.6 Ảnh SEM giản đồ EDX mẫu R2. 41 Hình 3.1 2.7 Ảnh SEM giản đồ EDX mẫu R3. 42 Hình 3.1.2.8 Ảnh TEM mẫu D1,D2,D3. 43 Hình 3.2.1 Sự phụ thuộc điện trở suất mẫu R5,R6, R7 vào nhiệt độ. 44 Hình 3.2.2 Sự phụ thuộc ln theo 1/T mẫu R5, R6, R7 45 Hình 3.3.1 Sự phụ thuộc số điện môi mẫu V5 vào nhiệt độ 45 Hình 3.3.2 Sự phụ thuộc số điện môi mẫu R5, R6, R7 vào nhiệt độ 47 Hình 3.4.1 Sự phụ thuộc số điện môi mẫu V6,D1, D2, D3 vào nhiệt độ 47 MỞ ĐẦU Trong nhiều kỷ qua, khoa học công nghệ tác động toàn diện đến kinh tế, chế độ xã hội phạm vi toàn cầu. Công nghệ đƣợc xem yếu tố quan trọng nhất, định trực tiếp đến tăng suất, hiệu quả, chất lƣợng sản phẩm thúc đẩy tăng trƣởng kinh tế. Trong hƣớng công nghệ công nghệ vật liệu hƣớng công nghệ cao đƣợc ƣu tiên hàng đầu. Sự phát chất liệu cho ứng dụng công nghệ mở nhiều cánh cửa cho tiến vƣợt bậc kỷ 20. Trong vật liệu có từ tính đặc biệt đƣợc sử dụng ngành công nghiệp điện tử tạo cách mạng công nghệ thông tin. Ngày có nhiều phát minh tiến khoa học đƣợc công bố, từ tài liệu tính chất quan trọng nhiều loại vật liệu đƣợc định hƣớng để ứng dụng vào mục đích thực tế. Phƣơng pháp thực nghiệm đƣa đến mục đích lớn hiểu rõ số tính chất sẵn có chất vật liệu, việc cải tiến vật liệu để có đƣợc đặc tính vƣợt trội phục vụ cho ứng dụng mang đến tính cách mạng thúc đẩy phát triển vƣợt bậc công nghệ. Một vấn đề mà nhà Vật lý thực nghiệm có nhiều hứng thú việc tìm hiểu thay đổi đặc tính vật liệu dựa vào thay đồi thành phần, cấu trúc điều kiện công nghệ chế tạo…. Vật liệu đơn pha sắt điện đơn pha sắt từ thâm nhập vào lĩnh vực khoa học – công nghệ đóng vai trò quan trọng phát triển xã hội loài ngƣời kỷ XX. Tuy nhiên, điện tử học kinh điển thể số mặt hạn chế, bất chấp đứng trƣớc thách thức lớn mặt nguyên lý vật lý chi phí kinh tế để sản xuất linh kiện. Trong năm gần đây, nhiều tƣợng vật lý các hệ vật liệu điện, từ có đặc trƣng kích thƣớc giới hạn mở khả phát triển hàng loạt linh kiện điển tử có tính bản. Tƣơng tác điện từ phức tạp thách thức vật liệu đa tính sắt (multiferroics) đồng thời tồn phân cực điện phân cực từ, nghĩa vật liệu đồng biểu tính chất sắt từ tính chất sắt điện. Sẽ có nhiều thiết bị tổ hợp ứng dụng hiệu ứng lý thú vật liệu multiferroics nhƣ: nguyên tố nhớ nhiều trạng thái, thiết bị cộng hƣởng sắt từ điều khiển điện trƣờng, chuyển đổi module áp điện có tính chất từ. Vật liệu multiferroics trở thành đối tƣợng quan tâm thu hút không tính phức tạp lý thú chất vật lý chúng mà thu hút khả thu nhỏ linh kiện, tăng mật độ linh kiện, tăng tốc hoạt động mở khả chế tạo linh kiện tổ hợp nhiều chức chip. Vì tính chất đặc biệt khả ứng dụng to lớn này, vật liệu multiferroics ngày đƣợc quan tâm nghiên cứu cách mạnh mẽ. Chính vì, chọn đề tài“ Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu La2NiO4” làm đề tài cho luận văn với mong muốn đƣợc hiểu biết thêm loại vật liệu này. 10 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC VÀ THẢO LUẬN. 3.1. Cấu trúc. 3.1.1. Cấu trúc vật liệu La2NiO4. Bảng 3.1.1. Kí hiệu, độ pH, nhiệt độ nung, thời gian nung mẫu La2NiO4. Kí hiệu mẫu a. Độ pH Nhiệt độ Thời nung gian (°C) nung (h) V2 700 * V2 900 V4 900 V5 900 V6 1000 V7 900 V8 700 V9 700 Khảo sát phụ thuộc sản phẩm vào độ pH. Để khảo sát phụ thuộc cấu trúc sản phẩm vào độ pH, tổng hợp La2NiO4 nhiệt độ 900 °C thay đổi độ pH tạo gel ( pH có giá trị tăng đến 2, 7) Hình 3.1.1.1. Nhiễu xạ Xray mẫu La2NiO4 với độ pH khác nhau. Nhiễu xạ x-ray (hình 3.1.1.1) cho thấy, với giá trị độ pH 2, 3, đỉnh đặc trƣng La2NiO4 có số đỉnh yếu đặc trƣng cho pha LaO3. 37 Và với giá trị pH khác đỉnh nhiễu xạ gần nhƣ tƣơng đồng với nhau. Tuy nhiên tổng hợp sản phẩm với độ pH đỉnh nhiễu xạ sản phẩm thu đƣợc cao đỉnh nhiễu xạ sản phẩm đƣợc tổng hợp với độ pH 3. Điều chứng tỏ giá trị pH phù hợp để tạo gel. b. Khảo sát phụ thuộc sản phẩm vào nhiệt độ nung. Để khảo sát phụ thuộc cấu trúc sản phẩm vào nhiệt độ nung, tổng hợp sản phẩm La2NiO4 với độ pH 7, nhƣng với nhiệt độ nung khác ( nhiệt độ nung tăng dần từ 500 °C, 700 °C, 900 °C, 1000 °C). Nhiễu xạ X-ray ( hình 3.1.1.2) cho thấy, mẫu nung nhiệt độ thấp 900 °C có nhiều dƣ tiền chất xuất nhiều đỉnh đặc trƣng cho pha tinh thể La2O3, LaNiO3, NiO, La2CO5/La2O2CO3. Hình 3.1.1.2. Nhiễu xạ X-ray mẫu La2NiO4 với nhiệt độ nung khác nhau. Khi nhiệt độ nung đạt 900 °C lớn 900 °C, xuất đỉnh đặc trƣng tinh thể La 2NiO4 gần nhƣ đơn pha. Chỉ có lƣợng thấp đỉnh đặc trƣng tinh thể La 2O3. Theo nhiễu xạ X-ray (hình 3.1.1.2) ta thấy với nhiệt độ nung 900 °C có đỉnh đặc trƣng tinh thể La 2NiO4 rõ ràng nhất. 38 c. Khảo sát hình thái học sản phẩm. Mẫu bột La2NiO4 điều chế điều kiện độ pH 7, nhiệt độ tạo gel 80 C, nhiệt độ nung 900 °C. Sản phẩm đƣợc chụp SEM máy, trung tâm khoa học Đại học Ehime Nhật bản. Ảnh SEM đƣợc biểu diễn hình 3.1.1.3. Hình 3.1.1.3. Ảnh SEM mẫu La2NiO4. Dựa vào kết chụp SEM, ta đánh giá kích thƣớc hạt La2NiO4 khoảng 300 nm. Nhƣ ta sử dụng sản phẩm đƣợc tổng hợp phƣơng pháp đốt cháy gel với điều kiện độ pH 7, nhiệt độ tạo gel 80 °C nung 900 °C, có kích thƣớc hạt khoảng 300 nm để chế tạo hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x. 3.1.2. Cấu trúc hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x Kí hiệu mẫu Giá trị x Nhiệt độ nung (°C) Thời gian nung (h) Phƣơng pháp chế tạo V5 900°C Sol- gel D1 0.33 1000°C Sol- gel D2 0.5 1000°C Sol-gel D3 0.05 1000°C Sol-gel R2 0.5 1000°C Nghiền trộn R3 0.05 1000°C Nghiền trộn R5 0.1 1000°C Nghiền trộn R6 0.2 1000°C Nghiền trộn R7 0.5 1000°C Nghiền trộn Bảng 3.1.2. Kí hiệu, tỷ lệ thành phần, nhiệt độ nung, thời gian nung hệ mẫu La2NiO4. 39  So sánh cấu trúc sản phẩm chế tạo từ hai phương pháp sol-gel ( phương pháp lõi vỏ) phương pháp phản ứng pha rắn. Hình 3.1.2.1. Nhiễu xạ X-ray hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x chế tạo phương pháp sol – gel với giá trị x khác nhau. Hình 3.1.2.2. Giản đồ Xray hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x chế tạo phương pháp nghiền trộn với giá trị x khác nhau. 40 Quan sát hình 3.1.2.1 hình 3.1.2.2, ta thấy giản đồ hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x chế tạo hai phƣơng pháp khác có hình dạng tƣơng đối giống với giá trị x. Với mẫu D1, D2, R2 ta thấy giản đồ số đỉnh yếu đặc trƣng cho pha tinh thể La2NiO5. Với mẫu D3, R3 không thấy xuất đỉnh đặc trƣng cho pha tinh thể La2NiO5 nữa. So sánh hai mẫu D3 R3, mẫu D3 có đỉnh đặc trƣng cho tinh thể La2NiO4 BaTiO3 cao so với mẫu R3. Hình 3.1.2.3. Ảnh SEM giản đồ EDX(phương pháp phân tích phổ) mẫu D1 41 Hình 3.1.2.4. Ảnh SEM mẫu D2 giản đồ EDX mẫu D2 42 Hình 3.1.2.5. Ảnh SEM giản đồ EDX mẫu D3. . Hình 3.1.2.6. Ảnh SEM giản đồ EDX mẫu R2. 43 Hình 3.1.2.7. Ảnh SEM giản đồ EDX mẫu R3. Quan sát giản đồ EDX mẫu D1, D2, D3, R1, R2 (hình 3.1.2.3, 3.1.2.4, 3.1.2.5, 3.1.2.6) ta thấy, mẫu D1, D2, D3 đỉnh thể rõ ràng thành phần ion Ba2+ mà mẫu R2, R3 lại có đỉnh thể ion Ba2+ rõ ràng. Kết hợp với nhiễu xạ Xray mẫu D1, D2, D3, R1, R2 ta lại thấy đỉnh đặc trƣng cho pha tinh thể BaTiO3 rõ ràng. Nhƣ ta kết luận mẫu D1, D2, D3 đƣợc chế tạo phƣơng pháp sol-gel có lớp vỏ La2NiO4 bọc bên lõi BaTiO3 làm cho tia X xuyên tới nên rõ thành phần ion Ba2+. 44 a b c Hình 3.1.2.8. Ảnh TEM mẫu D1 (a), D2 (b), D3 (c) 45 3.2. Sự phụ thuộc điện trở suất hệ vật liệu vào nhiệt độ. Hình 3.2.1. Sự phụ thuộc điện trở suất mẫu R5, R6, R7 vào nhiệt độ. Mô hình polaron đƣợc sử dụng để khảo sát phụ thuộc lƣợng kích hoạt polaron theo nồng độ thành phần tổ hợp x. Sự phụ thuộc vào nhiệt độ điện trở suất vào nhiệt độ mô hình polaron bán kính nhỏ tuân theo quy luật:     exp( Ea ) k BT Trong Ea lƣợng kích hoạt. Bằng cách vẽ đồ thị ln theo 1/T ta xác định đƣợc lƣợng kích hoạt Ea. 46 Hình3.2.2. Sự phụ thuộc ln theo 1/T mẫu R5, R6, R7. Mẫu R5 R6 R7 Ea(eV) 0.03 0.01 0.23 Bảng 3.2.1. Bảng giá trị lượng kích hoạt mẫu R5, R6, R7. 3.3. Sự phụ thuộc số điện môi hệ vật liệu vào nhiệt độ. Hình 3.3.1. Sự phụ thuộc số điện môi mẫu V5 vào nhiệt độ. Quan sát hình 3.3.1 hình 3.3.2 ta thấy, pha BaTiO3 vào vật liệu V5 với giá trị x= 0.5 phụ thuộc số điện môi vào nhiệt độ hệ vật liệu thay đổi cách rõ rệt, xuất chuyển pha kim loại điện môi T= 47 200°C. Hiện tƣợng thể rõ ràng khoảng nhiệt độ từ 100 °C đến 200°C. Hằng số điện môi cực đạt 4.22x106 nhiệt độ 200 °C Hình 3.3.2. Sự phụ thuộc số điện môi mẫu R5, R6, R7 vào nhiệt độ. 3.4. Sự phụ thuộc tính chất từ hệ vật liệu vào nhiệt độ. 2014, March 4, 5, 2014, March 0.001 at kOe 1.5 −3 at 10 kOe emu/g) D1 61.64 mg Magnetization ( 10 Magnetization (emu/g) v6 38.00 mg 0.0005 0.5 at kOe 0 100 200 Temperature (K) 300 48 100 200 Temperature (K) 300 Sol − Gel Chemical reacion at 1kOe 10 M (10 −3 emu/g) 15 D3 D2 0 100 200 300 Temperature(K) Hình 3.4.1. Sự phụ thuộc số điện môi mẫu V6,D1, D2, D3 vào nhiệt độ. Đƣờng cong M(T) mẫu hình 3.4.1 đƣợc khảo sát khoảng nhiệt độ từ đến 350 độ K. Hình 3.4.1 vật liệu V6 có tính thuận từ. Khi pha bột BaTiO4 vào để tạo thành hệ vật liệu tính chất từ có thay đổi. Các mẫu D1, D2, D3 thể tính sắt từ, nhiệt độ tăng tính sắt từ hệ vật liệu giảm. Ta thấy mẫu D3 có tính sắt từ thể rõ nhất. Vậy với giá trị x nhỏ tính sắt từ mạnh rõ hơn. Qua ta kết luận, pha bột BaTiO3 vào vật liệu La2NiO4 với hàm lƣợng nhỏ gây ảnh hƣởng rõ rệt đến tính chất từ mẫu. 49 KẾT LUẬN - Đã tìm hiểu nghiên cứu đƣợc tính chất vật liệu La2NiO4. - Đã chế tạo thành công vật liệu La2NiO4 phƣơng pháp đốt cháy gel với nhiệt độ tạo gel phù hợp 70 °C, độ pH= nung nhiệt độ 900 °C giờ. Sản phẩm có độ đồng chất tƣơng đối cao có kích cỡ nằm khoảng 300 nm. - Từ chế tạo thành công hệ vật liệu Multiferroic (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x hai phƣơng pháp phƣơng pháp sol – gel phƣơng pháp nghiền trộn pha rắn. Vật liệu vừa có tính sắt từ vừa có tính sắt điện. Từ kết luận đƣợc việc chế tạo hệ vật liệu (La2NiO4)1-x(BaTiO3)x phƣơng pháp sol – gel làm giảm thời gian chế tạo gia công mẫu nhiều so với phƣơng pháp chế tạo nghiền trộn pha rắn. 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Văn Đăng (2013), Nghiên cứu hiệu ứng điện – từ số vật liệu multiferroics, Đề tài cấp Đại học, Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên. 2. Nguyễn Ngọc Đỉnh (2011), Chế tạo nghiên cứu số tính chất perovskite có số điện môi lớn khả ứng dụng, Luận án tiến sỹ vật lý, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG HN. 3. Vũ Tùng Lâm (2011), Chế tạo nghiên cứu vật liệu multiferroics LaFe3-PZR, Luận văn thạc sỹ, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG HN. 4. Trần Đăng Thành (2009), Chế tạo vật liệu có số điện môi khổng lồ La2-xSrxNiO4+  nghiên cứu tính chất chúng, Luận án tiến sỹ khoa học vật liệu, Viện khoa học vật liệu, Viện khoa học công nghệ Việt Nam. 5. Lƣơng Văn Việt (2012), Chế tạo, nghiên cứu khả ứng dụng vật liệu perovskitec có hệ số nhiệt điện trở dương, Luận án tiến sỹ vật lý, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN. 6. Lƣu Hoàng Anh Thƣ (2014), Chế tạo nghiên cứu vật liệu BiFeO3 pha tạp ion đất Luận văn thạc sỹ, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN. Tiếng Anh 7. Nozaki K.(1995), “BaTiO3-based positive tempeerature coefficient of resistivity ceramics with low resistivities” , J. Master. Sci., 30. 3395. 8. Mahajan R.P., Patankar K.K(2000), “Electrical properties and magnetoelectric effect in MnFe2O4 and BaTiO3”, Indian Journal of Engineering and Material sciences V.7, p.203-21. 9. Kuwabara M.(1999), “Varistor characteristics in PTCR-type (Ba, Sr)TiO3 ceramics prepared by single- step firing in air”, J. Mater. Sci., 34. 2635. 10. ejuca, Luis G (1993), Properties and applications of perovskite-type oxides, New York: Dekker, 382, ISBN 0-8247-8786-2. 51 11. John Crangle (1991). Solid State Magnetism. Edward Arnold Publishers. ISBN 0-340-54552-6. 12. Buschow K.H.J, de Boer F.R. (2004). Physics of Magnetism and Magnetic Materials. Kluwer Academic / Plenum Publishers. ISBN 0-30648408-0 13. R. Ramesh, N.A Spaldin (2007). Nature Materials 6: 21.W. Eerenstein, N.D. Mathur, J.F. Scott (2006). Nature 442: 759., N.A. Spaldin, M. Fiebig (2005). Science 309: 5391. M. Fiebig (2005). Journal of Physics D -Applied Physics 38: R123. 14. T. Adachi, N. Wakiya, N. Sakamoto, O. Sakurai, K. Shinozaki, H. Suzuki, “ Spray pyrolysis of Fe3O4 – BaTiO3 composite particles” J. Am. Ceram. Soc, 92 [S1], S177- S180 (2009) 15. B.D Stojanvic, “Mechanochemical synthesis of barium titanat”, journal of the European Ceramic Society. Vol. 25, 1985-1988. 16. D.C. Jiles (1990). Trong 1st. Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. Springer; edition (December 31, 1990). ISBN 10 0412386402. 17. Derek Craik (1995). Magnetism: Principles and Applications. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-92959-X. 18. Mahajan R.P., Patankar K.K(2000), “Electrical properties and magnetoelectric effect in MnFe2O4 and BaTiO3”, Indian Journal of Engineering and Material sciences V.7, p.203-21. 20. Coey, Viret et al (2002), “Magnetic Polarons, Charge Ordering and Stripes”, Note in Internet, 24-10- 2002. 21. Kuwabara M.(1999), “Varistor characteristics in PTCR-type (Ba, Sr)TiO3 ceramics prepared by single- step firing in air”, J. Mater. Sci., 34 (1999) 2635. 52 [...]... liu vo cng in trng ngoi Ban đầu, khi vật liệu chịu tác dụng bởi một điện tr-ờng nhỏ, sự phụ thuộc của P và E là thuận nghịch và tuyến tính Bởi vì một điện tr-ờng nhỏ nh- thế ch-a thể làm lật chiều bất kì một đô-men nào đ-ợc Quá trình này ứng với đoạn OA trên đ-ờng trễ D-ới tác dụng của điện tr-ờng lớn hơn, một số đô-men ng-ợc chiều với điện tr-ờng bị đảo chiều và độ phân cực của mẫu tăng nhanh (đoạn... cả các đô-men đều cùng chiều với điện tr-ờng ngoài (đoạn BC) Lúc này mẫu ở trạng thái bão hòa, và đ-ợc cấu tạo bởi chỉ một đô-men duy nhất Khi điện tr-ờng giảm, độ phân cực sẽ giảm nh-ng không trở về 0 Khi điện tr-ờng bằng không một số đô-men vẫn giữ chiều phân cực theo chiều điện tr-ờng 18 tr-ớc đó và vật liệu tồn tại độ phân cực d- Pr Điểm ngoại suy của đoạn BC cắt trục tung tại Ps gọi là độ phân... phân cực bão hòa Độ phân cực d- (điện d-) không bị triệt tiêu cho đến khi điện tr-ờng đảo chiều (chiều âm) và đạt đến một giá trị Ec nào đó Ec đ-ợc gọi là c-ờng độ tr-ờng kháng điện Nếu tiếp tục tăng c-ờng độ điện tr-ờng theo chiều âm tất cả các đô-men đều phân cực theo chiều của điện tr-ờng và vật liệu lại ở trạng thái bão hòa (điểm G) nh-ng có chiều ng-ợc với chiều bão hòa tại điểm C Chu trình trễ hoàn... tng hp h mu (La2NiO4) 1-x(BaTiO3)x bng phng phỏp nghin trn pha rn H mu (La2NiO4) 1-x(BaTiO3)x c ch to bng cỏch trn kt hp gia hai h vt liu st in BaTiO3 cú hng s in mụi ln v vt liu t La2NiO3 S kt hp hai loi vt liu ny to ra mt h vt liu mi tn ti c trng thỏi st in v st t trong cựng mt pha ca vt liu Vt liu Multiferroics (La2NiO4) 1-x(BaTiO3)x ch to bng phng phỏp nghin trn t hai vt liu BaTiO3 v La2NiO4 bng cỏch... 1.3 Vt liu La2NiO4 H vt liu La2NiO4 ó c quan tõm t lõu Nht l sau khi Bednorz v Muller phỏt hin ra h vt liu siờu dn nhit cao cha ng La-Ba-Cu-O nm 1986 Khi thay th hon ton Ni cho Cu, cu trỳc tinh th ca vt liu khng thay i nhng tớnh cht siờu dn thỡ hon ton bin mt v vt liu tr thnh mt cht in mụi phn st t in hỡnh vi s sut hin cỏc trng thỏi trt t in tớch v trt t spin Tớnh nh in tr v in dung cao trờn La2NiO4. .. thu c bt xp Hỡnh 2.1.3 Gel nht sau khi sy khụ v nung s b 25 - Nung thiờu kt Nghin bt xp (sau khi nung s b) ri nung nhit thớch hp (800 C1000 C trong khong 3- 5 gi) thu c bt La2NiO4 Hỡnh 2.1.4 Nghin bt xp bng ci mó nóo Hỡnh 2.1.5 Bt La2NiO4 thu c sau khi nung thiờu kt 2.2 Ch to BaTiO3 bng phng phỏp thy nhit (s dng BaTiO3 ch to sn) Chun b vt liu To hn hp nhit Sn phm Sy Lc Hỡnh 2.2.1 Quy trỡnh ch to vt... liu v pha tinh th to thnh cú cu trỳc tinh th nh mong mun, khõu cụng ngh nghin, trn, ộp viờn v nung thng phi lp li mt vi ln v phi kộo di thi gian nung mu 23 CHNG 2: CH TO MU 2.1 Ch to La2NiO4 bng phng phỏp sol- gel ch to La2NiO4 bng phng phỏp sol- gel ta s dng mui nitrat ca kim loi La3+ v Ni2+ Hn hp theo t l mol kim loi (La:Ni= 2:1) trn ln vi dung dch acid citric (AC) iu kin thớch hp Húa cht: + La(NO3)3... nhit kộo di khong 2 gi Nhit (C) 2 gi 900- 1000 Ngui theo lũ 3- 5 gi TP Thi gian Hỡnh 2.3.1 Gin thi gian ca quỏ trỡnh nung thiờu kt 29 2.4 Phng phỏp tng hp h mu (La2NiO4) 1-x(BaTiO3)x bng phng phỏp sol- gel (phng phỏp lừi v) ch to h vt liu (La2NiO4) 1-x(BaTiO3)x bng phng phỏp sol- gel, chỳng tụi s dng mui nitrat ca cỏc kim loi La+3, Ni+2 v BaTiO3 ch to sn Hn hp theo t l mol La+3: Ni+2: BaTiO3= ( 2- 2x):... Ni(NO3)2 ly theo t l hp thc Khuy t 30 Thờm dung dch AC vo hn hp dung dch Khuy t, gia nhit (70C) Thờm NH3 duy trỡ pH Gel nht Sy (80C) Gel khụ Nung s b (500C 2h) Nung thiờu kt Sn phm Hỡnh 2.1.1: S ch to La2NiO4 bng phng phỏp sol- gel 24 - To gel nht Hn hp mui nitrat La(NO3)3 v Ni(NO3)2 c ly theo t l hp thc ri khuy t trong khong 30 phỳt to thnh hn hp ng nht Sau ú thờm dung dch AC theo t l ó tớnh toỏn... Khuy t 30 Hn hp dung dch ỏnh siờu õm 30 Khuy t Thờm dung dch AC vo hn hp Khuy t, gia nhit (70C) Thờm NH3 duy trỡ pH Gel nht Sy 80C Gel khụ Nung s b Nung thiờu kt Sn phm Hỡnh 2.4.1 Gin ch to h vt liu (La2NiO4) 1-x(BaTiO3)x bng phng phỏp sol-gel 30 To gel nht Hn hp mui La(NO3)3 v Ni(NO3)2 c ly theo t l hp thc ri khuy t trong 30 phỳt to thnh dung dch ng nht sau ú c trn vi BaTiO 3 hũa tan trong etanol . những tính chất đặc biệt và khả năng ứng dụng to lớn này, vật liệu multiferroics ngày càng đƣợc quan tâm và nghiên cứu một cách mạnh mẽ. Chính vì, vậy tôi chọn đề tài“ Chế tạo và nghiên cứu tính. đồng thời biểu hiện cả tính chất sắt điện và tính chất sắt từ. Vật liệu đa tính sắt trở thành vật liệu đƣợc thu hút không chỉ vì tính phức tạp và lý thú của bản chất vật lý của chúng mà còn thu. suất của hệ vật liệu vào nhiệt độ. 46 3.3. Sự phụ thuộc của hằng số điện môi của hệ vật liệu vào nhiệt độ. 47 3.4. Sự phụ thuộc của tính chất từ của hệ vật liệu vào nhiệt độ. 48 TÀI LIỆU THAM