Đang tải... (xem toàn văn)
Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ của vật liệu tổ hợp BaTiO3manganite La1xSrxMnO3 (LV thạc sĩ)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN VIẾT HOẰNG CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT ĐIỆN – TỪ CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP BaTiO3/MANGANITE La1-xSrxMnO3 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN, 4/2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN VIẾT HOẰNG CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT ĐIỆN – TỪ CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP BaTiO3/MANGANITE La1-xSrxMnO3 Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60.44.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN ĐĂNG THÁI NGUYÊN, 4/2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu trung thực chưa công bố công trình khác Thái Nguyên, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Viết Hoằng Xác nhận trưởng khoa chuyên môn Xác nhận giảng viên hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Văn Đăng i LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành hướng dẫn bảo tận tình TS Nguyễn Văn Đăng Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy Thầy tận tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa thầy cô khoa Vật lý – Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu, bạn đồng nghiệp Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên gia đình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi suốt trình nghiên cứu thực nghiệm Dù cố gắng, xong luận văn không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô bạn Thái Nguyên, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Viết Hoằng ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục kí hiệu .v Danh mục bảng biểu vi Danh mục hình vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu sắt điện BaTiO3 1.1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu BaTiO3 1.1.2 Một số tính chất điển hình vật liệu BaTiO3 1.2 Tổng quan vật liệu sắt từ manganite La1-xSrxMnO3 14 1.2.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu manganite 14 1.2.2 Hiệu ứng từ trở khổng lồ (CMR) manganite 14 1.2.3 Tính chất từ, tính chất dẫn từ trở vật liệu manganite La1xSrxMnO3 16 1.3 Tổng quan vật liệu đa pha điện từ (multiferroics) 17 1.3.1 Vật liệu đa pha điện từ (multiferroics) dạng đơn chất 18 1.3.2 Vật liệu đa pha điện từ (multiferroics) dạng tổ hợp 22 1.4 Một số hiệu ứng đặc biệt vật liệu đa pha điện từ dạng tổ hợp 25 1.4.1 Hiệu ứng từ giảo 25 1.4.2 Hiệu ứng áp điện 26 1.4.3 Hiệu ứng từ-điện 27 Chương CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU 30 iii 2.1 Chế tạo vật liệu phương pháp phản ứng pha rắn 30 2.2 Các phương pháp phân tích thành phần, cấu trúc khảo sát tính chất vật liệu 33 2.2.1 Phân tích thành phần hóa học phổ tán sắc lượng 33 2.2.2 Phương pháp đo phổ hấp thụ 34 2.2.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X 34 2.2.4 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 35 2.2.5 Các phép đo điện 36 2.2.6 Phương pháp đo tính chất từ vật liệu 37 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết nghiên cứu vật liệu sắt điện BaTiO3 (BTO) vật liệu sắt từ La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) 40 3.1.1 Kết chế tạo vật liệu manganite La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO) 40 3.1.2 Kết chế tạo vật liệu BaTiO3 (BTO) 42 3.2 Kết nghiên cứu vật liệu multiferroics dạng tổ hợp (x)BaTiO3/manganite (1-x)La0,7Sr0,3MnO3 46 3.2.1 Kết phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X 46 3.2.2 Kết phân tích ảnh SEM 47 3.2.3 Kết phân tích tính chất từ 48 3.2.4 Kết phân tích tính chất dẫn điện 50 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTO : BaTiO3 CMR : từ trở khổng lồ FC : làm lạnh có từ trường FeRAMS : nhớ truy cập ngẫu nhiên sở vật liệu sắt điện LSMO : La0,7Sr0,3MnO3 (x)BTO/manganite : (1-x)LSMO (x) BaTiO3/manganite (1-x) La0,7Sr0,3MnO3 MRAMS : nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính MR : từ trở SEM : hiển vi điện tử quét VSM : từ kế mẫu rung XRD : nhiễu xạ tia X ZFC : làm lạnh từ trường iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU λ : hệ số từ giảo l(0) : chiều dài ban đầu mẫu từ trường l(H) : chiều dài mẫu có từ trường H đặt vào E : áp điện : số điện môi chân không : số điện môi vật liệu : phần thực số điện môi : phần ảo đặc trưng cho mát lượng μ0 : độ từ thẩm chân không μij : độ từ thẩm vật liệu αij : hệ số khai triển bậc hai liên quan tới tính phân cực vật liệu P : độ phân cực điện M : độ từ hóa : khoảng cách họ mặt phẳng song song có số Miller (hkl) : góc tới TC : nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ TP : nhiệt độ chuyển pha kim loại – điện môi MZFC : từ độ mẫu sau làm lạnh không từ trường (T) : điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ v DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Hằng số điện môi BTO thu phương pháp tổng hợp khác Bảng 1.2 Một số vật liệu đơn chất có tính chất multiferroics 19 Bảng 1.3 Hệ số từ điện số vật liệu dạng tổ hợp hai pha 23 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Quá trình chuyển pha cấu trúc nhiệt độ chuyển pha vật liệu BTO .4 Hình 1.2 Cấu trúc tứ giác vật liệu BTO .5 Hình 1.3 Cấu trúc lục giác BaTiO3 vị trí nguyên tử Hình 1.4 Phần thực số điện môi tổn hao điện môi phụ thuộc nhiệt độ tần số BaTiO3 Hình 1.5 Phần thực số điện môi BTO phụ thuộc tần số nhiệt độ Hình 1.6 Sự phụ thuộc số điện môi vào nhiệt độ BaTiO3 (a) Vật liệu khối với kích thước hạt khác nhau; (b) Màng mỏng với kích thước hạt khác nhau; (c) Cấu trúc vi mô màng mỏng .9 Hình 1.7 Độ dẫn của vật liệu BaTiO3 phụ thuộc loại tạp chất nồng độ tạp chất thay Hình 1.8 Cấu trúc đô6-men vách đô-men; (A) vách 90o a-a; (B) vách 90o a-c; (C) vách 180o a-a; (D) vách 180o a-c tinh thể sắt điện BTO 10 Hình 1.9 Sự biến thiên độ phân cực tự phát theo nhiệt độ BTO 11 Hình 1.10 Sự thay đổi đường trễ sắt điện BTO theo nhiệt độ 11 Hình 1.11 Đường trễ sắt điện màng mỏng BTO với điện cực SRO phủ đế DSO GSO 12 Hình 1.12 (a) Phổ hấp thụ mẫu BTO, BTO +1.0 wt.% Fe2O3 Fe2O3 (b) Mô hình cấu trúc vùng lượng BTO 13 Hình 1.13: Hiệu ứng đổi màu từ vàng nhạt sang nâu sẫm (A) tính sắt từ vật liệu tăng mạnh (B), sau chiếu tia UV lên vật liệu BaTiO3 13 vii trưng cho nguyên tố Ba, Ti O mặt nguyên tố khác chứng tỏ vật liệu chế tạo không bị lẫn tạp chất Đặc biệt, cường độ vị trí đỉnh đặc trưng cho Ti Ba gần trùng nên khó để phân biệt vị trí vạch đặc trưng hai nguyên tố cách riêng biệt 001 BaLa TiKa 5000 4500 FeKb FeKa BaLsum BaLr2 BaLr 1000 TiKb BaLb BaLb2 1500 BaLl 2000 BaLesc 2500 AlKa 3000 SiKa 3500 TiLa OKa FeLa BaMo BaMz BaMg Cường độ (đ.v.t.y) Counts 4000 500 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Năng lượngkeV (KeV) Hình 3.4 Phổ tán sắc lượng vật liệu BaTiO3 Hình 3.5 giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu BaTiO3 Có thể thấy, vạch nhiễu xạ có cường độ mạnh sắc nét chứng tỏ mẫu pha, kết tinh tốt không dư hóa chất ban đầu Kết phân tích cho thấy cấu trúc vật liệu trùng với pha chuẩn mẫu gốm BaTiO3 cấu trúc tứ giác (tetragonal) thuộc nhóm không gian P4mm với số mạng a = b = 3.9883 Å, c = 4.0263 Å 43 Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu BaTiO3 Tương tự khảo sát vật liệu La0.7Sr0.3MnO3, sau phân tích thành phần cấu trúc, tiến hành đo phổ hấp thụ, số điện môi, đường trễ sắt điện, đường trễ sắt từ vật liệu BaTiO3 đo phổ hấp thụ vật liệu BaTiO3 khoảng bước sóng từ 200 đến 1200 nm Kết cho thấy bờ hấp thụ mẫu có giá trị Độ hấp thụ(đ.v.t.y.) Hình 3.6 trình bày kết xung quanh vị trí ứng với bước sóng khoảng 388 nm, độ rộng vùng cấm mẫu BTO xác định gần theo 200 400 600 800 1000 1200 Bước sóng (nm) công thức: Hình 3.6 Phổ hấp thụ vật liệu BaTiO3 44 Eg hc 6,625.1034.3.108 1242,19 3.2 (eV) (nm) (3.1) Kết phù hợp với số công bố độ rộng vùng cấm vật liệu BTO Eg 3.2 eV [18] Hình 3.7a trình bày kết đo đường cong điện trễ để kiểm tra tính chất sắt điện vật liệu BaTiO3 Ta thấy đo trạng thái chưa phân cực mẫu có đường cong điện trễ đặc trưng vật liệu sắt điện nhiệt độ phòng Từ dạng đường trễ tương ứng với giá trị điện áp hai cực mẫu 300V, ta xác định độ phân cực cực đại Pmax= 0.2530 µC/cm2, độ phân cực dư Pr = 0.0187 µC/cm2 trường điện kháng - Ec = - 35.365 V/m Tuy nhiên, với giá trị điện sử dụng 300 V mẫu đo trạng thái chưa phân cực nên kết đo chưa phản ánh đầy đủ tính chất sắt điện vật liệu BaTiO3 Kết đo đường cong từ hoá mẫu BaTiO3 nhiệt độ phòng trình bày hình 3.7b Kết cho thấy mẫu BaTiO3 vừa thể tính nghịch từ vừa thể tính sắt từ yếu vùng từ trường thấp Tức là, đường cong từ hoá mẫu tổng hợp hai pha nghịch từ sắt từ yếu nhiệt độ phòng Có thể tính chất sắt từ yếu xuất vật liệu BaTiO3 khuyết thiếu oxy mẫu Hình 3.7.(a) Đường cong điện trễ; (b) Đường cong từ hóa của vật liệu BTO 45 3.2 Kết nghiên cứu vật liệu multiferroics dạng tổ hợp (x)BaTiO3/manganite (1-x)La0,7Sr0,3MnO3 3.2.1 Kết phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X Giản đồ nhiễu xạ tia X tất mẫu hình 3.8 Trên giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu tổ hợp (x)BTO/manganite (1x)LSMO, đỉnh kí hiệu dấu (*) ứng với đỉnh nhiễu xạ đặc trưng vật liệu BaTiO3, đỉnh kí hiệu dấu (¤) ứng với đỉnh vật liệu La0,7Sr0,3MnO3 Kết cho thấy, tỷ phần pha BTO thấp (x = 0.06) giản đồ nhiễu xạ tia X chưa quan sát thấy đỉnh đặc trưng BTO Khi x = 0.12 đỉnh phổ đặc trưng BTO bắt đầu xuất tồn với đỉnh nhiễu xạ đặc trưng LSMO Hơn nữa, kết thu dù tỷ phần BTO (x) tăng đỉnh phổ đặc trưng LSMO không thay đổi mà vật liệu tồn hai pha LSMO BTO riêng biệt Điều chứng tỏ ta pha trộn hai vật liệu LSMO BTO với nhiệt độ ủ 900 oC thời gian chúng chưa xảy phản ứng hóa học với để tạo thành pha Hình 3.8 Giản đồ nhiễu xạ tia X LSMO, BTO mẫu tổ hợp (x)BTO/manganite (1-x)LSMO (x =0,0; 0,06; 0,12 0,18) 46 3.2.2 Kết phân tích ảnh SEM (a) (b) Hình 3.9 Ảnh SEM La0,7Sr0,3MnO3 (a), BaTiO3 (b) tổ hợp (x)BTO/manganite (1-x)LSMO với x=0.12(c), x=0.18(d) Kết chụp ảnh SEM vật liệu La0,7Sr0,3MnO3, BaTiO3 mẫu tổ hợp đại diện cho hệ mẫu (x)BaTiO3/manganite (1-x)La0,7Sr0,3MnO3 với x = 0.12 0.18 hình 3.9 Từ ảnh SEM thấy, kích thước hạt trung bình vật liệu LSMO sau chế tạo cỡ 1μm, kích thước trung bình hạt BTO sau chế tạo cỡ 15nm -20nm Trong mẫu tổ hợp kích thước hạt LSMO BTO không thay đổi, hạt LSMO bao quanh hạt BTO Những kết hoàn toàn phù hợp với kết phân tích từ phổ nhiễu xạ tia X đồng tồn hai pha vật liệu mẫu tổ hợp Theo kết nghiên cứu số công bố cho thấy, khác vi cấu trúc mẫu tổ hợp với cấu trúc mẫu LSMO BTO riêng biệt ứng suất hạt gây mẫu 47 Đặc biệt, BTO tồn tính sắt điện áp điện nên làm tăng ứng suất biên hạt LSMO 3.2.3 Kết phân tích tính chất từ Hình 3.10 Đường MZFC(T) từ trường đo 100 Oe mẫu tổ hợp (x)BTO/manganite (1-x)LSMO Hình nhỏ: cách xác định TC cách lấy đạo hàm dM/dT Kết đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ từ trường 100 Oe chế độ làm lạnh từ trường mẫu trình bày hình 3.10 Có thể thấy mẫu thể chuyển pha sắt từ – thuận từ (TC) sắc nét Điều phần minh chứng thêm mẫu chế tạo có chất lượng tốt pha Bằng cách lấy đạo hàm dM/dT (được minh họa hình hình 3.10), nhiệt độ chuyển pha TC tất mẫu xác định Kết cho thấy, nồng độ BTO tăng dần, nhiệt độ chuyển pha TC có giá 48 trị gần không đổi có giá trị vào khoảng 357 K Điều chứng tỏ pha trộn vật liệu BTO vào vật liệu LSMO với nhiệt độ ủ 900oC phản ứng hay thay nguyên tố vật liệu cho để tạo thành pha từ Hay nói cách khác, BTO nằm biên hạt LSMO Kết hoàn toàn phù hợp với kết quan sát từ giản đồ nhiễu xạ tia X kết chụp ảnh SEM mẫu tổ hợp Mặt khác, nhiệt độ chuyển pha TC cho tất mẫu cho thấy tương tác trao đổi kép ion Mn3+ ion Mn4+ vật liệu LSMO mẫu tổ hợp không bị suy giảm, nghĩa chứng thay ion Ti3+ cho ion Mn3+ Kết thu phù hợp với nghiên cứu vật liệu tổ hợp manganite với Al2O3 [7], ZnO [9] polymer [8] Các phép đo từ độ phụ thuộc vào từ trường (hay đường cong từ hóa M(H)) mẫu thực nhiệt độ 300 K từ trường từ 0-10 kOe Kết đo đường cong từ hóa mẫu trình bày hình 3.11 Kết cho thấy, từ độ mẫu tăng nhanh vùng từ trường thấp nhanh chóng bão hòa từ trường khoảng kOe Từ độ bão hòa mẫu giảm dần nồng độ BTO tăng Điều giải thích tỷ phần BTO mẫu tổ hợp tăng, tỷ phần khối lượng LSMO mẫu giảm dẫn đến tỷ phần thể tích pha sắt từ giảm Ngoài ra, việc xuất với mật độ ngày cao hạt BTO biên hạt LSMO làm suy giảm tương tác từ hạt sắt từ mẫu làm cho giá trị từ độ bão hòa mẫu tổ hợp giảm 49 Hình 3.11 Đường cong từ hóa 300K mẫu tổ hợp (x)BTO/manganite (1-x)LSMO 3.2.4 Kết phân tích tính chất dẫn điện Hình 3.12 trình bày kết đo điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ (T) vật liệu La0,7Sr0,3MnO3 mẫu tổ hợp (x)BTO/manganite (1-x)LSMO khoảng nhiệt độ từ 50-300K từ trường Để dễ dàng nhận biết điện trở suất mẫu tăng nhanh tăng nồng độ BTO, điện trở suất vùng dẫn TC , biểu diến tất kết đo điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ hình 3.12 Trong hình hình 3.12 biểu diễn điện trở suất mẫu manganite La0,7Sr0,3MnO3 Riêng điện trở suất mẫu BaTiO3 có giá trị lớn hệ đo không cho phép đo xác dải nhiệt độ khảo sát Có thể thấy, nhiệt độ 50 K, điện trở suất mẫu có tỷ phần BTO với x = 0.18 lớn bậc so với mẫu có x= 50 Hình 3.12 Điện trở suất (T) phụ thuộc nhiệt độ mẫu tổ hợp (x)BTO/manganite (1-x)LSMO từ trường H = Hình nhỏ điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ La0,7Sr0,3MnO3 Để giải thích đặc trưng dẫn điện vật liệu tổ hợp điện môi/ manganite, nhiều tác giả mở rộng mô hình hai kênh dẫn vật liệu manganite [7-9] Kết cho thấy, khoảng nhiệt độ đo tất mẫu tổ hợp tồn nhiệt độ chuyển pha kim loại - điện môi (TP) Điện trở suất mẫu tổ hợp tăng mạnh so với vật liệu LSMO tăng dần tăng tỷ phần BTO Chuyển pha kim loại - điện môi xuất nhiệt độ TP = 320 K, 116 K, 95 K 51 K tương ứng cho mẫu tổ hợp có x = 0.0; 0.06 ; 0.12 0.18 Điều đáng ý nhiệt độ chuyển pha TP thấp so với nhiệt độ chuyển pha TC xác định từ phép đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ Ngoài ra, khoảng cách hai nhiệt độ tăng nồng độ BTO tăng Với mẫu có nồng độ BTO cao, tách biệt xa hai nhiệt độ chuyển pha TP TC cho thấy chuyển pha không liên quan trực tiếp với Có thể có mặt pha điện môi BTO biên hạt ngăn cách đám sắt 51 từ với tạo nên tâm tán xạ mạnh, kết điện trở suất mẫu tăng dần nhiệt độ chuyển pha kim loại điện môi TP biến gần TC, đồng thời dịch chuyển phía nhiệt độ thấp Theo quan điểm này, vật liệu (x)BTO/manganite (1-x)LSMO cấu trúc bất trật tự biên hạt tăng cường pha điện môi BTO, điện trở biên hạt lớn điện trở nội hạt Khi BTO chưa xuất biên hạt, kênh dẫn vật liệu đơn chủ yếu liên kết trực tiếp hạt LSMO với nhau, ngược lại mẫu có BTO, mối liên kết trực tiếp bị phá vỡ Tại biên hạt, lớp điện môi BTO đóng vai trò hàng rào tạo thành kênh dẫn song song với kênh dẫn LSMO, làm cô lập liên kết trực tiếp hạt LSMO với nhau, kết với tăng cường BTO biên hạt, điện trở suất vật liệu tăng dần Tuy nhiên, có điều đặc biệt TP bị dịch mạnh nồng độ BTO nhỏ (6%) TP 116 K 51 K tỷ phần BTO 18% Điều theo đánh giá hạt LSMO có kích thước lớn bị bao phủ lớp BTO có kích thước nhỏ cỡ nm khắp bề mặt nên làm cho điện trở suất hệ vật liệu tổ hợp tăng mạnh dẫn đến nhiệt độ chuyển pha TP thấp 52 KẾT LUẬN I Các kết đạt Luận văn đạt mục đích đề với kết sau: Đã chế tạo vật liệu manganite La0.7Sr0.3MnO3 BaTiO3 phương pháp phản ứng pha rắn kết hợp với phương pháp nghiền lượng cao để làm giảm kích thước vật liệu BaTiO3 xuống kích thước 15 nm – 20 nm Kết phân tích cấu trúc tính chất cho thấy, vật liệu ban đầu La0.7Sr0.3MnO3 BaTiO3 có chất lượng tốt, thể thông số cấu trúc tính chất điện từ thu chưa tổ hợp với hoàn toàn phù hợp với công bố trước cấu trúc tính chất vật liệu manganite La0.7Sr0.3MnO3 BaTiO3 Trên sở vật liệu manganite La0.7Sr0.3MnO3 BaTiO3 tổng hợp vật liệu tổ hợp (x)BaTiO3/manganite (1-x)La0.7Sr0.3MnO3 (với x = 0,0; 0,06; 0,12; 0,18) Kết phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy, với nhiệt độ ủ 900 oC mẫu tổ hợp chưa xảy phản ứng hai pha sắt từ sắt điện thu vật liệu tổ hợp gồm hai pha tách biệt Khi nồng độ BaTiO3 (x) mẫu tổ hợp (x)BaTiO3/ manganite (1-x)La0.7Sr0.3MnO3 tăng: - Từ độ mẫu giảm nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ TC gần không thay đổi (cỡ 357K) - Điện trở suất vật liệu tổ hợp tăng nhanh theo nồng độ BaTiO3 , mẫu có tỷ lệ x = 0,18 có điện trở suất lớn bậc so với vật liệu manganite La0.7Sr0.3MnO3 ứng với x = 0,0 - Nhiệt độ chuyển pha kim loại điện môi Tp mẫu giảm mạnh x tăng, từ nhiệt độ Tp ~ 320 K (đối với mẫu x = 0%) giảm xuống 51 K (với mẫu x = 18%) 53 II Hướng nghiên cứu Nghiên cứu hiệu ứng từ - điện hiệu ứng từ trở từ trường thấp mẫu tổ hợp để đánh giá khả ứng dụng vật liệu III Bài báo công bố Nguyễn Thị Dung, Nguyễn Viết Hoằng Nguyễn Văn Đăng, Tính chất điện - từ quang học vật liệu multiferroc BaTi1-xMnxO3, pha lục giác, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Thái Nguyên 162(2) (2017), 107-112 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Lê Viết Báu (2005), “Ảnh hưởng việc thay số nguyên tố cho Mn lên tính chất điện - từ perovskite (La,Sr)MnO3”, Luận án tiến sĩ Khoa học Vật liệu Nguyễn Văn Đăng (2012), “Chế tạo nghiên cứu tính chất điện từ perovskite ABO3 (BaTi1-xFexO3 BaTi1-x MnxO3”, Luận án Tiến sĩ Khoa học Vật liệu Phạm Anh Đức (2016), “Chế tạo nghiên cứu vật liệu multiferroic cấu trúc nano cho cảm biến từ trường micro – tesla”, Luận án tiến sĩ Vật liệu linh kiện nano Đỗ Thị Hương Giang, Vũ Nguyên Thức Nguyễn Hữu Đức, "Vật liệu multiferroics, cảm biến từ trường MERAMS hệ mới" (2009), Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 6, pp 202-207 II Tiếng Anh Hans Schmid (1994), "Multi-ferroic magnetoelectrics", Ferroelectrics 162, pp 317-338 J.F Scott, Ferroelectric Memories, Springer, Berlin, 2000 Xiong C.S, Zeng Y, Xiong Y.H, Zhang J, Pi Y.B, Zhang L, Xiong J, Cheng X.W, Wei F.F, Li LJ, (2008), “Low-field transport properties of (1-x) La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3 + ZnO composites”, Physica B 403, pp 3266 – 3270 Xiong Y.H, Bao X.C, Zhang J, Sun C.L, Huang W.H, Li X.S, Ji Q.J, Cheng X.W, Peng Z.H, Lin N, Zeng Y, Cui Y.F, Xiong C.S, (2007), “Electrical transport properties and magnetoresistance of (La0,7Ca0,3MnO3)1-x/(MgO)x composites”, Physica B 398, pp 102 – 106 Xiong Y.H., Li L.J., Huang W.H., Pi H.L., Zhang J., Ren Z.M, Sun C.L, Huang Q.P, Bao X.C, Xiong C.S, (2008), ”Enhanced low-field magnetoresistance in La0.7Ca0.3MnO3 + xZnO composites”, J Alloys and Compounds 469, pp 552 – 557 55 10 F Jona, G Shirane (1993), "Ferroelectric crystals", Dover Publications, INC., New York 11 Shriane G., Jona F and Pepinsky R (1955), Proc I.R.E., 42, pp 1738 12 Neungreuthai Phoosit and Sukon Phanichphant (2007), "Study on Electrical Properties of Mn-doped 6h-BaTiO3 Ceramics Using Impedance Spectroscopy", Chiang Mai J Sci 34 (3), pp 297-308 13 B A Tuttle and R W Schwartz (1996), MRS Bulletin 21, pp 49 14 M.T Benlahrache, S.E Barama, N Benhamla, A Achour (2006), Mater Sci in Semicond Proc 9, pp 1115 15 R Weiser, U Bottger, S Tiedke (2005), "Polar Oxides, Properties, Characterization and Imaging", Wiley VCH, Weinheim 16 Ueoka H., Yodogawa M (1974), "Ceramic Manufacturing Technology for the High Performance PTC Thermistor", IEEE transactions on Manufacturing Technology (2), pp 77-82 17 K J Choi, M Biegalski, Y L Li, A Sharan, J Schubert, R Uecker, P Reiche, Y B Chen, X Q Pan, V Gopalan, L Q Chen, D G Schlom, C B Eom (2004), "Enhancement of Ferroelectricity in Strained BaTiO3 Thin Films", Science 306, pp 1005-1009 18 Yudan Zhu, Dazhi Sun, Qiong Huang, Xueqing Jin, Heng Liu (2008), "UV–visible spectra of perovskite iron-doped Ba0.72Sr0.28TiO3", Materials Letters 62, pp 407-409 19 Shubin Qin, Duo Liu, Zhiyuan Zuo, Yuanhua Sang, Xiaolin Zhang, Feifei Zheng, Hong Liu, and Xian-Gang Xu (2010), “UV-Irradiation-Enhanced Ferromagnetism in BaTiO3”, J Phys Chem Lett 1, pp 238-241 20 von Helmolt, R.; Wecker, J.; Holzapfel, B.; Schultz, L.; Samwer, K (1993) "Giant negative magnetoresistance in perovskitelike La2/3Ba1/3MnOx ferromagnetic films" Physical Review Letters 71 (14): 2331 56 21 Fath M.,(1999), “Spatially Inhomogeneous Metal-Insulator Transition in Doped Manganites”, Science 285, pp 1540 - 1542 22 V A Khomchenko, D A Kiselev, M Kopcewicz, M Maglione, V V Shvartsman, P Borisov, W Kleemann, A M L Lopes, Y G Pogorelov, J P Araujo, R M Rubinger, N A Sobolev, J M Vieira, A L Kholkin (2009), "Doping strategies for increased performance in BiFeO3", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 321, pp 1692-1698 23 K.F Wang, J.M Liu and Z.F Ren (2009), "Multiferroicity: the coupling between magnetic and polarization orders", Advances in Physics 58, pp 321-448 24 B Xu, K B Yin, J Lin, Y D Xia, X G Wan, J Yin, X J Bai, J Du, and Z G Liu (2009), "Room-temperature ferromagnetism and ferroelectricity in Fe-doped BaTiO3", Phys Rev B 79, pp 134109-5 25 Jaspreet Kaur, R.K Kotnala, Kuldeep Chand Verma (2011), "Multiferroic properties of Ba(FexTi1-x)O3 nanorods", Materials Letters 65, pp 3160-3163 26 Yao Shuai, Shengqiang Zhou, Danilo Bürger, Helfried Reuther, Ilona Skorupa, Varun John, Manfred Helm, and Heidemarie Schmidt (2011), "Decisive role of oxygen vacancy in ferroelectric versus ferromagnetic Mn-doped BaTiO3 thin films", J Appl Phys 109, pp 084105-084113 27 Srinivasan, G., Rasmussen, E.T., Gallegos, J., Srinivasan, R., Bokhan, Y.I., Laletin, V.M., 2002 Phys Rev B 64, 214408 28 Zhai, J., Xing, Z., Dong, S., Li, J., Viehland, D., 2008 J Am Ceram Soc 91(2), 351 29 H Zheng, et al., Science 303 (2004), 661 30 Nam D.N.H., Dai N.V., Bau L.V., Khiem N.V., Hong L.V., Phuc N.X., Newrock R.S and Norblad P (2006) “ Selective dilution and magnetic properties of La0.7Sr0.3Mn1-xM’xO3 (M’=Al, Ti)” Phys Rev.B 73, 184430 57 ... HOẰNG CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT ĐIỆN – TỪ CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP BaTiO3/MANGANITE La1-xSrxMnO3 Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60.44.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người... vấn đề Chế tạo khảo sát cấu trúc, tính chất điện - từ vật liệu tổ hợp BaTiO3/manganite La1-xSrxMnO3” làm đề tài cho luận văn Mục đích luận văn Chế tạo vật liệu multiferroic dạng tổ hợp (x)BaTiO3/manganite... nghiệm chế tạo mẫu, khảo sát cấu trúc, tính chất điện tính chất từ vật liệu - Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: + Các công bố tạp chí có uy tín vật multiferroic dạng tổ hợp + Vật liêu sắt điện BaTiO3,