Nghiên cứu cấu trúc và tính chất từ nhiệt của vật liệu perovskite (Pr, La)0,7M0,3MnO3

• Người hướng dẫn: PGS.
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu cấu trúc, tính chất từ nhiệt và trạng thái tới hạn của một số vật liệu perovskite (Pr, La)0,7M0,3MnO3 (M = Ca, Sr, Ba)
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT VÀ VẬT LIỆU MANGANITE
• 1.1.1. Hiệu ứng từ nhiệt và các đại lượng đặc trưng
• 1.1.2. Hiệu ứng từ nhiệt. Các đại lượng đặc trưng của hiệu ứng từ nhiệt. Một số phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt
• 1.1.3. Các số mũ tới hạn trong vùng lân cận chuyển pha
• 1.1.4. Phương pháp phân tích các số mũ tới hạn
• 1.1.5. Số mũ phụ thuộc từ trường trong hiệu ứng từ nhiệt
• 1.1.6. Vật liệu manganite
• 1.1.6.1. Cấu trúc tinh thể
• 1.1.6.2. Một số tính chất từ và điện. Hiệu ứng từ nhiệt của một số manganite
• 1.2. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu. Phương pháp phân tích cấu trúc tinh thể
• 2.2. Phương pháp đo từ độ
• 2.2.1. Phương pháp đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ
• 2.2.2. Phương pháp đo từ độ phụ thuộc từ trường
• 2.2.3. Một số phép đo bổ trợ khác
• 2.3. Phép đo điện trở suất bằng phương pháp bốn mũi dò
• 2.4. Phép đo trực tiếp biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt
• 2.5. Phép đo nhiệt dung riêng
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT TỪ NHIỆT VÀ TRẠNG THÁI TỚI HẠN CỦA VẬT LIỆU Pr0,7Sr0,3MnO3
• 3.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Pr0,7Sr0,3MnO3
• 3.2. Tính chất từ nhiệt của vật liệu Pr0,7Sr0,3MnO3
• 3.3. Mối tương quan giữa hiệu ứng từ trở và hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu Pr0,7Sr0,3MnO3
• 3.4. Đánh giá hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu Pr0,7Sr0,3MnO3 theo một số phương pháp khác nhau
• 3.5. Trạng thái tới hạn và bản chất chuyển pha của vật liệu Pr0,7Sr0,3MnO3
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT TỪ NHIỆT VÀ TRẠNG THÁI TỚI HẠN CỦA HỆ VẬT LIỆU Pr0,7M0,3MnO3 (M = Ca, Sr, Ba)
• 4.1. Hệ vật liệu Pr0,7M0,3MnO3 với M = Ca, Sr và Ba
• 4.2. Cấu trúc tinh thể của hệ Pr0,7M0,3MnO3 với M = Ca, Sr và Ba. Chuyển pha từ của hệ vật liệu Pr0,7M0,3MnO3
• 4.3. Ảnh hưởng của từ trường và nguyên tố thay thế lên tính chất từ nhiệt của Pr0,7M0,3MnO3
• 4.4. Hệ vật liệu Pr0,7Sr0,3-xCaxMnO3
• 4.4.1. Cấu trúc tinh thể của hệ Pr0,7Sr0,3-xCaxMnO3
• 4.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ Ca lên chuyển pha từ của hệ Pr0,7Sr0,3-xCaxMnO3. Ảnh hưởng của từ trường và nồng độ Ca lên tính chất từ nhiệt của hệ Pr0,7Sr0,3-xCaxMnO3
• 4.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ Ca lên bản chất tương tác từ của hệ Pr0,7Sr0,3-xCaxMnO3
• 4.4.4. Bản chất chuyển pha và mối liên hệ giữa MCE với các số mũ tới hạn của vật liệu Pr0,7Sr0,2Ca0,1MnO3
• 4.5. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT TỪ NHIỆT VÀ TRẠNG THÁI TỚI HẠN CỦA HỆ VẬT LIỆU Pr0,7-xLaxSr0,3MnO3
• 5.1. Ảnh hưởng của nồng độ La lên cấu trúc tinh thể của Pr0,7-xLaxSr0,3MnO3
• 5.2. Ảnh hưởng của nồng độ La lên chuyển pha từ của Pr0,7-xLaxSr0,3MnO3
• 5.3. Ảnh hưởng của từ trường và nồng độ La lên hiệu ứng từ nhiệt của Pr0,7-xLaxSr0,3MnO3
• 5.4. So sánh phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt của Pr0,7-xLaxSr0,3MnO3
• 5.5. Trạng thái tới hạn của Pr0,7-xLaxSr0,3MnO3 với x = 0,2 và 0,3
• 5.6. Kết luận chương 5
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Tính Chất Từ Nhiệt Vật Liệu Perovskite

Nghiên cứu về tính chất từ nhiệt của vật liệu Perovskite (Pr, La)0,7M0,3MnO3 đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực vật liệu điện tử. Vật liệu này có cấu trúc tinh thể độc đáo và tính chất từ nhiệt đặc biệt, mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong công nghệ làm lạnh từ trường. Việc hiểu rõ về cấu trúc và tính chất của vật liệu này là rất quan trọng để phát triển các ứng dụng thực tiễn trong tương lai.

1.1. Cấu trúc và Đặc điểm của Vật Liệu Perovskite

Vật liệu Perovskite có cấu trúc tinh thể đặc trưng, với các ion Pr, La và Mn được sắp xếp theo một cách nhất định. Cấu trúc này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất từ nhiệt của vật liệu, đặc biệt là trong các ứng dụng điện tử. Nghiên cứu cho thấy rằng sự thay thế các ion trong cấu trúc có thể làm thay đổi đáng kể các tính chất này.

1.2. Tính Chất Từ Nhiệt và Ứng Dụng

Tính chất từ nhiệt của vật liệu (Pr, La)0,7M0,3MnO3 được đánh giá qua các chỉ số như nhiệt độ Curie và hiệu ứng từ nhiệt. Những tính chất này không chỉ quan trọng trong nghiên cứu lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong công nghệ làm lạnh từ trường, giúp cải thiện hiệu suất năng lượng.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Vật Liệu Perovskite

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu về tính chất từ nhiệt của vật liệu Perovskite vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ ổn định của cấu trúc, sự thay đổi tính chất khi thay thế nguyên tố, và khả năng sản xuất vật liệu với chất lượng cao là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Độ Ổn Định Cấu Trúc Vật Liệu

Độ ổn định của cấu trúc tinh thể là một trong những vấn đề lớn trong nghiên cứu vật liệu Perovskite. Sự thay đổi nồng độ các nguyên tố như Pr và La có thể dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc và tính chất từ nhiệt, ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của vật liệu.

2.2. Khó Khăn Trong Sản Xuất Vật Liệu Chất Lượng Cao

Việc sản xuất vật liệu (Pr, La)0,7M0,3MnO3 với chất lượng cao là một thách thức lớn. Các phương pháp chế tạo hiện tại cần được cải tiến để đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của vật liệu, từ đó nâng cao hiệu suất trong các ứng dụng thực tiễn.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Tính Chất Từ Nhiệt Vật Liệu Perovskite

Để nghiên cứu tính chất từ nhiệt của vật liệu Perovskite, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định các tính chất vật lý mà còn cung cấp thông tin về cấu trúc tinh thể và các tương tác từ trong vật liệu.

3.1. Phương Pháp Đo Từ Độ và Nhiệt Độ

Phương pháp đo từ độ và nhiệt độ là những kỹ thuật quan trọng trong việc đánh giá tính chất từ nhiệt của vật liệu. Các kết quả thu được từ các phép đo này giúp xác định nhiệt độ Curie và các chỉ số quan trọng khác liên quan đến hiệu ứng từ nhiệt.

3.2. Phân Tích Cấu Trúc Tinh Thể

Phân tích cấu trúc tinh thể thông qua các kỹ thuật như XRD giúp hiểu rõ hơn về sự sắp xếp của các ion trong vật liệu Perovskite. Điều này rất quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất từ nhiệt.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu về tính chất từ nhiệt của vật liệu (Pr, La)0,7M0,3MnO3 đã chỉ ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong công nghệ làm lạnh từ trường. Những phát hiện này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có thể được áp dụng trong thực tiễn, giúp cải thiện hiệu suất năng lượng.

4.1. Ứng Dụng Trong Công Nghệ Làm Lạnh

Vật liệu Perovskite có khả năng làm lạnh từ trường hiệu quả, mở ra cơ hội cho việc phát triển các hệ thống làm lạnh mới. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng vật liệu này có thể giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong các ứng dụng công nghiệp.

4.2. Kết Quả Thí Nghiệm và Đánh Giá

Các kết quả thí nghiệm cho thấy rằng tính chất từ nhiệt của vật liệu (Pr, La)0,7M0,3MnO3 có thể được tối ưu hóa thông qua việc điều chỉnh nồng độ các nguyên tố. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu có tính chất từ nhiệt tốt hơn.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Vật Liệu Perovskite

Nghiên cứu về tính chất từ nhiệt của vật liệu Perovskite (Pr, La)0,7M0,3MnO3 đã chỉ ra nhiều tiềm năng trong ứng dụng thực tiễn. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết để tối ưu hóa các tính chất của vật liệu này.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Vật Liệu

Tương lai của nghiên cứu về vật liệu Perovskite hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong công nghệ làm lạnh từ trường. Việc phát triển các phương pháp chế tạo mới và cải tiến tính chất vật liệu sẽ là những hướng đi quan trọng trong thời gian tới.

5.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc và tính chất của vật liệu (Pr, La)0,7M0,3MnO3. Việc khám phá các nguyên tố thay thế khác cũng có thể mở ra những cơ hội mới cho việc phát triển vật liệu với tính chất từ nhiệt tốt hơn.