MỞ ĐẦU. CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU MANGANITES. Cấu trúc tinh thể, các cấu trúc từ và các pha từ của manganites. Cấu trúc tinh thể của manganites Ln1-xA'xMnO3.
Các cấu trúc từ và các pha từ trong các manganites. Giản đồ pha của hệ La1-xSrxMnO3 và hệ La1-xCaxMnO3. Sự xuất hiện pha Griffith trong các manganites. Pha Griffith và mô hình Griffith.
Dấu hiệu và cách xác định pha Griffith. Giản đồ pha Griffith trong một số hệ manganites. 22 Kết luận chƣơng 1. HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT VÀ CÁC THAM SỐ TỚI HẠN TRONG VẬT LIỆU MANGANITES.
Hiệu ứng từ nhiệt (MCE). Cở sở nhiệt động lực học của hiệu ứng từ nhiệt. Hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu manganites. Các phương pháp xác định các tham số vật lý của hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu.
Các tham số tới hạn tại lân cận chuyển pha từ trong các vật liệu từ. Các loại chuyển pha. Các mô hình cận chuyển pha và tham số cận chuyển pha của vật liệu từ. Các phương pháp xác định tham số cận chuyển pha.
Mối quan hệ giữa hiệu ứng từ nhiệt và các tham số cận chuyển pha trong các vật liệu manganites có pha Griffith. 49 Kết luận chƣơng 2. CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM. Phƣơng pháp chế tạo mẫu.
Chế tạo mẫu bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Chế tạo mẫu bằng phương pháp sol-gel tạo phức. Xác định cấu trúc và thành phần của mẫu. Phép đo nhiễu xạ tia X.
Kỹ thuật hiển vi điện tử quét (SEM). Phân tích thành phần hóa học bằng phổ tán sắc năng lượng (EDX). Các phép đo từ nhiệt và đƣờng cong từ nhiệt. 62 Kết luận chƣơng 3.
64 Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ, HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT VÀ CÁC THAM SỐ CẬN CHUYỂN PHA TRONG HỆ VẬT LIỆU NANO La1-xCaxMnO3. Đặc điểm cấu trúc và kích thƣớc tinh thể của hệ vật liệu nano La1- xCaxMnO3 (x = 0,2; x = 0,22 và x = 0,25). Đặc điểm của pha Griffith trong hệ vật liệu nano La1-xCaxMnO3 (x = 0,20; 0,22 và 0,25). Các tham số tới hạn của hệ vật liệu nano La1-xCaxMnO3 (x = 0,20 và 0,25).
Đặc điểm chuyển pha của hệ vật liệu nano La1-xCaxMnO3 (x = 0,20 và 0,25). Các tham số tới hạn của hệ vật liệu nano La1-xCaxMnO3 (x = 0,20 và 0,25). Hiệu ứng từ nhiệt của hệ vật liệu La1-xCaxMnO3 (x = 0,2 và 0,25). Hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu nano La0,75Ca0,25MnO3.
Hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu nano La0,78Ca0,22MnO3. Giản đồ pha từ của hệ La1-xCaxMnO3 (x = 0,25; 0,22 và 0,20). 98 Kết luận chƣơng 4. ẢNH HƢỞNG CỦA SỰ THAY THẾ ION Cu LÊN TÍNH CHẤT TỪ, TÍNH CHẤT CHUYỂN PHA, HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT VÀ PHA GRIFFITH TRONG HỆ VẬT LIỆU La0,7Sr0,3Mn1-xCuxO3 VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA SỰ THAY THẾ ION Co LÊN TÍNH CHẤT TỪ, PHA GRIFFITH TRONG HỆ VẬT LIỆU La0,7 Sr0,3 Mn1-x CoxO3.
Cấu trúc và tính chất từ của hệ La0,7Sr0,3Mn1-xCuxO3 (x = 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 và 0,12). Ảnh hưởng của sự thay thế các ion Cu lên cấu trúc của hệ La0,7Sr0,3Mn1- xCuxO3 (x = 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 và 0,12). Ảnh hưởng của nồng độ thay thế Cu lên tính chất từ của hệ La0,7Sr0,3Mn1-xCuxO3 (x = 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 và 0,12). Xác định trật tự chuyển pha và các tham số chuyển pha của La0,7Sr0,3Mn1-xCuxO3 (x = 0,02; 0,04; và 0,06) bằng biến thiên entropy từ của vật liệu.
Ước lượng các tham số đặc trưng của hiệu ứng từ nhiệt của La0,7Sr0,3Mn0,92Cu0,08O3 và La0,7Sr0,3Mn0,88Cu0,12O3. Tính chất từ của hệ La0,7Sr0,3Mn1-xCoxO3 (0 ≤ x ≤ 1). Trạng thái spin của ion Co trong hệ La0,7Sr0,3Mn1-xCoxO3 (0 ≤ x ≤ 1). Sự xuất hiện pha Griffith trong hệ vật liệu La0,7Sr0,3Mn1-xCoxO3 (0 ≤ x ≤ 1).
Giản đồ pha của hệ vật liệu La0,7Sr0,3Mn1-xCoxO3 (0 ≤ x ≤ 1). 130 Kết luận chƣơng 5. 131 KẾT LUẬN CHUNG. 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA TÁC GIẢ.
134 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 135 6 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. Danh mục các ký hiệu Ký hiệu Ý nghĩa β Số mũ tới hạn liên quan đến MS γ Số mũ tới hạn liên quan đến δ Số mũ tới hạn liên quan đến Ms tại nhiệt độ TC Số mũ dài Độ dài tương quan theo nhiệt độ λGP Hệ số Griffth λPM Hệ số trong vùng thuận từ theo mô hình Griffth λ Bước sóng tia X λm Hằng số trường phân tử μB Magneton Bohr Độ từ thẩm Momen từ lý thuyết Momen từ hiệu dụng Mô men từ bão hòa lý thuyết Mô men từ bão hòa thực nghiệm Nhiệt độ rút gọn Phương sai bán kính ion trung bình (r) Điện trở suất CW Nhiệt độ Weiss Góc nhiễu xạ Bragg Biến thiên entropy từ Biến thiên entropy từ cực đại ∆H Độ biến thiên từ trường a,b,c Các hằng số mạng A, B, C, D, E,F, Cấu trúc từ kiểu A, B, C, D, E,F, G, DE, SE G, DE, SE BJ Hàm Brillouin tại một giá trị J nhất định C Hằng số Curie Hằng số tỷ lệ nghịch với tổng các momen từ d Đường kính hạt dhkl Khoảng cách giữa hai mặt phẳng mạng tinh thể gần nhất 7 DSEM Kích thước hạt đo bằng SEM DXRD Kích thước hạt trung bình của tinh thể Emag Năng lượng từ trường g Hệ số Lande G Năng lượng tự do Hm Trường phân tử HS Trạng thái spin cao H, h Từ trường hkl Bộ chỉ số Mille IS Trạng thái spin trung gian J Giá trị của mô-men động lượng toàn phần Jij Hằng số tương tác J(r) Tích phân trao đổi kB Hằng số Boltzmann m Số thành phần của véc tơ spin m Từ độ của một hạt M Từ độ Ms Từ độ tự phát Từ độ bão hòa Số mũ phụ thuộc từ trường của biến thiên entropy từ NA Số Avogadro N Số lượng spin n Số điện tử không kết cặp OS// Sức căng bề mặt trên mặt phẳng ab OS Sức căng bề mặt trên mặt phẳng c p Xác suất pC Xác suất ngưỡng Áp suất rA; rB Bán kính ion trung bình của các ion tại vị trí A và B rO Bán kính ion oxi Seff Spin hiệu dụng Spin lý thuyết S Tổng entropy Se Entropy điện tử SL Entropy mạng 8 Sm Entropy từ Savg Giá trị trung bình spin thực nghiệm Sspin Giá trị spin lý thuyết Seff Giá trị spin hiệu dụng Sức căng bề mặt T Nhiệt độ TG Nhiệt độ Griffith Nhiệt độ bất trật tự TC Nhiệt độ Curie TCO Nhiệt độ chuyển pha trật tự điện tích TMI Nhiệt độ chuyển pha kim loại – điện môi TN Nhiệt độ Neel Tr1; Tr1 Các nhiệt độ tham chiếu TB Nhiệt độ khóa t Thừa số dung hạn U Thế năng V Thể tích ô cơ sở W Bề rộng dải dẫn -1 Nghịch đảo độ cảm từ Nghịch đảo độ cảm từ ban đầu 2. Danh mục các chữ viết tắt Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AFM Antiferromagnetic Phản sắt từ AFM-I Antiferromagnetic -Insulator Phản sắt từ - điện môi CAFM Canting Antiferromagnetic Phản sắt từ nghiêng CG Cluster-glass Thuỷ tinh đám CMR Colossal magnetoresistance Hiệu ứng từ điện trở khổng lồ CO Charge order Trật tự điện tích CMR Colossal Magnetoresistance Từ điện trở khổng lồ DE Double exchange Tương tác trao đổi kép đ.y Arbitrary units Đơn vị tùy ý EDX Energy dispersive X-ray Phương pháp đo phổ tán xạ năng Spectroscopy lượng tia X FC Field cool Làm lạnh có từ trường 9 FM Ferromagnetic Sắt từ FM-I Ferromagnetic - Insulator Sắt từ - điện môi FM-M Ferromagnetic- Metal Sắt từ - kim loại FOPT First order phase transition Chuyển pha bậc một GMCE Giant magnetocaloric effect Hiệu ứng từ nhiệt lớn GP Griffiths phase Pha Griffiths HS High-spin spin cao IS Intermediate spin Spin trung gian JT Jahn - Teller Jahn - Teller KF Kouvel – Fisher Kouvel – Fisher LCMO La1-xCaxMnO3 La1-xCaxMnO3 LSMO La1-xSrxMnO3 La1-xSrxMnO3 LS Low-spin Spin thấp LSDA Local spin - density Phép phân tích mật độ spin địa approximations phương Luận án Thesis LA MAP Modify Arrott plots Thay đổi các đường Arrott MCE Magnetocaloric effect Hiệu ứng từ nhiệt MFT Mean field theory Trường trung bình MR Magnetic refrigeration Máy làm lạnh bằng công nghệ từ MR Magnetoresistance Từ trở NS Normalized slope Hệ số góc tương đối OO Order orbital Trật tự quỹ đạo PM Paramagnetic Thuận từ PM-I Paramagnetic - Insulator Thuận từ - điện môi PM-M Paramagnetic - Metal Thuận từ - kim loại RCP Relative cooling power Khả năng làm lạnh tương đối SE Super exchange Tương tác siêu trao đổi SEM Scanning Electron Kỹ thuật hiển vi điện tử quét Microscopy SG spin – glass Thủy tinh spin SOPT Second order phase transition Chuyển pha bậc hai TLTK Reference Tài liệu tham khảo TMFT Tricritical mean field theory Trường trung bình tam tới hạn XRD X ray difraction Nhiễu xạ tia X ZFC Zero field cool Làm lạnh không có từ trường 10 3.
Một số thuật ngữ đƣợc dịch từ Tiếng Anh sử dụng trong luận án Broken Đứt gãy Critical behavior Trạng thái tới hạn Critical isotherm Đường đẳng nhiệt tới hạn Cubic Lập phương Core – shell Lõi – vỏ Disorder Sự mất trật tự Diffusion limited aggregation Sự kết tụ khuếch tán bị giới hạn Driving conditions Điều kiện truyền động Double perovskite Cấu trúc perovskite kép Electron spin resonance spectrum - ESRP Phổ cộng hưởng điện tử spin Hexagonal Tứ giác Interaction volume Thể tích tương tác Intrinsic disorder Bất trật tự nội tại FM clusters Đám sắt từ Frustrated magnetization Bất thỏa từ Local anisotropic field Trường dị hướng địa phương Magnetic interaction order Trật tự tương tác từ Magnetic dimensionality Vec tơ từ Magnetic order Trật tự từ Magnetoelastic Năng lượng từ đàn hồi Missing entropy Thiếu entropy từ Metamagnetic Giả từ Normalized slope Hệ số góc tương đối Orthorhombic Trực giao Phenomenological model Mô hình hiện tượng luận Phase separation Tách pha Phase diagram Giản đồ pha Precursors Tiền chất Redox titration method kỹ thuật chuẩn độ ôxi hóa khử Reference temperature Nhiệt độ tham chiếu Renormalization group theory Lý thuyết nhóm tái chuẩn hóa Rietveld refinement Phân tích Rietveld Rhombohedral Mặt thoi Static long-range Trật tự tĩnh từ quãng dài Scaling hypothesis Lý thuyết đồng dạng 11 Scaling plots Các đường đồng dạng Short-range Quãng ngắn Small-angle neutron Kỹ thuật tán xạ nơtron góc hẹp Self-consistent mean-field Lý thuyết trường trung bình tự đồng nhất Thermomagnetic curve Đường cong từ nhiệt Universality class Lớp phổ quát Urface effect Hiệu ứng bề mặt Widom scaling relation Quan hệ đồng dạng Widom Volume thermal expansion Phép đo giãn nở nhiệt 12 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Các tham số tới hạn của các mô hình khác nhau. Các thông số cấu trúc ở nhiệt độ phòng của hệ mẫu nano La1- xCaxMnO3 (x = 0,20; 0,22 và 0,25). Các thông số vật lý thu được từ quá trình làm khớp theo định luật CW, mô hình GP, mô - men thuận từ hiệu dụng thực nghiệm ( ) và mô - men thuận từ hiệu dụng lý thuyết ( ) cho hệ LCMO .