Cấu trúc và tính chất của perovskite đơn và kép chứa Mn

• Tác giả: Phạm Thế Tân
• Người hướng dẫn: PGS. Hoàng Nam Nhật
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn
• Đề tài: Cấu Trúc Và Tính Chất Của Một Số Loại Perovskite Đơn Và Kép Chứa Mn
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE MANGANITE
• 1.1. Cấu trúc tinh thể của perovskite
• 1.2. Sơ đồ cấu trúc điện tử trong trường ion bát diện
• 1.3. Phân loại các tương tác từ trong oxít kim loại
• 1.4. Tương tác siêu trao đổi (Super Exchange – SE)
• 1.5. Tương tác trao đổi kép (Double Exchange – DE)
• 1.6. Cạnh tranh giữa tương tác sắt từ và phản sắt từ trong vật liệu perovskite manganite
• 1.7. Công thức ước đoán TC dựa trên nồng độ pha tạp
• 1.8. Một số hiệu ứng nổi bật trong các perovskite manganite
• 1.9. Hệ vật liệu perovskite CaMnO3
• 1.10. Hệ vật liệu perovskite CaMnO3 pha tạp Fe
• 1.11. Hệ vật liệu perovskite kép La2CoMnO6
• 1.12. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ LÝ THUYẾT
• 2.1. Các phương pháp thực nghiệm
• 2.2. Phương pháp phản ứng pha rắn
• 2.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X–Ray Diffraction, XRD)
• 2.4. Phổ tán xạ Raman
• 2.5. Phương pháp từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer,VSM)
• 2.6. Phương pháp bốn mũi dò đo điện trở suất
• 2.7. Lý thuyết phiếm hàm mật độ
• 2.8. Phương trình Schrödinger hệ nhiều hạt
• 2.9. Lý thuyết phiếm hàm mật độ hệ nhiều hạt
• 2.10. Lý thuyết Hohenberg – Kohn
• 2.11. Phiếm hàm tương quan–trao đổi
• 2.12. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU HỆ VẬT LIỆU PEROVSKITE CaMnO3
• 3.1. Các kết quả thực nghiệm trên hệ perovskite đơn lớp CaMnO3
• 3.2. Chế tạo hệ vật liệu perovskite CaMnO3 và nghiên cứu tính chất
• 3.3. Kết quả nghiên cứu cấu trúc hệ perovskite CaMnO3
• 3.4. Kết quả đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ của hệ CaMnO3
• 3.5. Nghiên cứu phổ tán xạ Raman của hệ CaMnO3
• 3.6. Các kết quả tính toán mô phỏng trên hệ perovskite đơn lớp CaMnO3
• 3.7. Đánh giá về cấu trúc mạng
• 3.8. Đánh giá về cấu trúc vùng và độ rộng vùng cấm
• 3.9. Đánh giá về các cấu hình từ khác nhau
• 3.10. Đánh giá về mật độ trạng thái, các đại lượng của tương quan mạnh
• 3.11. Đánh giá về các trật tự spin khác nhau
• 3.12. Đánh giá về phân bố điện tích, độ âm điện
• 3.13. Đánh giá về trạng thái từ của CaMnO3 ở dạng màng mỏng
• 3.14. Đánh giá về sự xâm nhập sắt từ của CaMnO3 ở dạng hạt nano
• 3.15. Đánh giá về ảnh hưởng của sai hỏng mạng, nồng độ oxy lên sự hình thành các trạng thái từ
• 3.16. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HỆ VẬT LIỆU PEROVSKITE CaFexMn1-xO3 VÀ HỆ VẬT LIỆU PEROVSKITE KÉP La2Co1-xFexMnO6
• 4.1. Kết quả nghiên cứu tính chất hệ vật liệu perovskite CaFexMn1-xO3 (x = 0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 4.2. Chế tạo và một số phép đo nghiên cứu tính chất hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x = 0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 4.3. Nghiên cứu cấu trúc đối với hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x = 0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 4.4. Nghiên cứu tính chất từ của hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x=0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 4.5. Nghiên cứu phổ Raman của hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x=0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 4.6. Kết quả nghiên cứu tính chất hệ vật liệu perovskite kép La2Co1-xFexMnO6 (x = 0,00; 0,01; 0,02; 0,03)
• 4.7. Chế tạo và một số phương pháp nghiên cứu tính chất hệ vật liệu perovskite kép La2Co1-xFexMnO6 (x = 0,00; 0,01; 0,02; 0,03)
• 4.8. Nghiên cứu cấu trúc của hệ vật liệu perovskite kép La2Co1-xFexMnO6 (x = 0,00; 0,01; 0,02; 0,03)
• 4.9. Nghiên cứu tính chất điện của hệ mẫu La2Co1-xFexMnO6 (x=0,00; 0,01; 0,02; 0,03)
• 4.10. Nghiên cứu tính chất từ của hệ mẫu La2Co1-xFexMnO6 (x=0,00; 0,01; 0,02; 0,03)
• 4.11. Kết luận chương 4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu cấu trúc perovskite chứa Mn

Vật liệu perovskite chứa Mn đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu trong những năm gần đây. Cấu trúc tinh thể của perovskite cho phép sự tương tác phức tạp giữa các ion, dẫn đến nhiều tính chất vật lý độc đáo. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc mà còn mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong công nghệ hiện đại.

1.1. Cấu trúc tinh thể của perovskite chứa Mn

Cấu trúc tinh thể của perovskite chứa Mn thường có dạng lập phương, với các ion kim loại nằm ở các vị trí khác nhau trong ô mạng. Sự sắp xếp này tạo ra các tương tác từ và điện độc đáo, ảnh hưởng đến tính chất vật lý của vật liệu.

1.2. Tính chất vật lý của perovskite manganite

Perovskite manganite thể hiện nhiều tính chất vật lý đặc biệt như tính dẫn điện, từ tính và quang học. Những tính chất này phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể và nồng độ pha tạp, mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong các thiết bị điện tử và quang học.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu perovskite chứa Mn

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về perovskite chứa Mn, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc hiểu rõ mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất. Các hiện tượng như đảo chiều từ hóa và sự cạnh tranh giữa các tương tác từ vẫn chưa được giải thích đầy đủ.

2.1. Thách thức trong việc phân tích cấu trúc

Việc phân tích cấu trúc của perovskite chứa Mn gặp khó khăn do sự phức tạp trong các tương tác từ và điện. Cần có các phương pháp nghiên cứu tiên tiến để làm rõ hơn về cấu trúc và tính chất của vật liệu này.

2.2. Vấn đề trong việc ứng dụng thực tiễn

Mặc dù perovskite chứa Mn có nhiều tính chất hấp dẫn, nhưng việc ứng dụng chúng trong thực tiễn vẫn gặp nhiều rào cản. Cần nghiên cứu thêm về khả năng sản xuất và tính ổn định của vật liệu trong các điều kiện khác nhau.

III. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc perovskite chứa Mn hiệu quả

Để nghiên cứu cấu trúc và tính chất của perovskite chứa Mn, nhiều phương pháp thực nghiệm và lý thuyết đã được áp dụng. Những phương pháp này giúp cung cấp cái nhìn sâu sắc về các tương tác trong vật liệu.

3.1. Phương pháp phản ứng pha rắn

Phương pháp phản ứng pha rắn là một trong những kỹ thuật chính để chế tạo perovskite chứa Mn. Kỹ thuật này cho phép kiểm soát tốt các điều kiện phản ứng, từ đó tạo ra các mẫu vật liệu với tính chất mong muốn.

3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X

Nhiễu xạ tia X là một công cụ quan trọng trong việc xác định cấu trúc tinh thể của perovskite. Phương pháp này giúp xác định các thông số mạng và cấu hình của các ion trong ô mạng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của perovskite chứa Mn

Nghiên cứu về perovskite chứa Mn đã cho thấy nhiều kết quả khả quan, đặc biệt trong lĩnh vực điện tử và quang học. Những ứng dụng này không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn góp phần vào sự phát triển của công nghệ mới.

4.1. Ứng dụng trong công nghệ điện tử

Perovskite chứa Mn có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử như cảm biến và transistor. Tính chất dẫn điện và từ tính của chúng mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong các thiết bị hiện đại.

4.2. Ứng dụng trong công nghệ quang học

Vật liệu perovskite chứa Mn cũng có tiềm năng trong lĩnh vực quang học, đặc biệt là trong các ứng dụng như pin mặt trời và đèn LED. Tính chất quang của chúng có thể được tối ưu hóa để nâng cao hiệu suất của các thiết bị này.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu perovskite chứa Mn

Nghiên cứu về perovskite chứa Mn đang mở ra nhiều triển vọng mới trong khoa học vật liệu. Những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc và tính chất của chúng sẽ giúp phát triển các ứng dụng thực tiễn trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu perovskite

Với sự phát triển của công nghệ và các phương pháp nghiên cứu mới, tương lai của vật liệu perovskite chứa Mn hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong các lĩnh vực khác nhau.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc và tính chất của perovskite chứa Mn, cũng như khám phá các ứng dụng mới trong công nghệ hiện đại.