Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tính chất quang từ của hệ vật liệu CaFexMn1-xO3

• Tác giả: Nguyễn Thị Minh Hà
• Người hướng dẫn: Ts. Phạm Thế Tân
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quang học
• Đề tài: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang, từ của hệ vật liệu CaFexMn1-xO3 (x < 5 %)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CẢM ƠN
• 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. Hệ vật liệu perovskite CaMnO3 pha tạp Fe
• 1.7. Tổng quan về chất lỏng nano (dung dịch nano)
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp thực nghiệm chế tạo mẫu
• 2.2. Phương pháp phản ứng pha rắn
• 2.3. Phương pháp hoá siêu âm
• 2.4. Phương pháp lắng đọng hóa học CSD
• 2.5. Chế tạo hệ vật liệu perovskite CaMnO3
• 2.6. Chế tạo hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x = 0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 2.7. Chế tạo dung dịch hạt nano CaFexMn1-xO3
• 2.8. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.8.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X–Ray Diffraction, XRD)
• 2.8.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.8.3. Phổ tán xạ Raman
• 2.8.4. Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM)
• 2.8.5. Phương pháp phổ hấp thụ UV-VIS
• 2.8.6. Phương pháp phổ huỳnh quang
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Các kết quả thực nghiệm trên hệ gốm perovskite CaMnO3
• 3.2. Kết quả nghiên cứu cấu trúc hệ perovskite CaMnO3
• 3.3. Kết quả đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ của hệ CaMnO3
• 3.4. Nghiên cứu phổ tán xạ Raman của hệ CaMnO3
• 3.5. Kết quả nghiên cứu tính chất hệ vật liệu perovskite CaFexMn1-xO3
• 3.6. Nghiên cứu cấu trúc đối với hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x=0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 3.7. Nghiên cứu tính chất từ của hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x = 0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 3.8. Nghiên cứu phổ Raman của hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x=0,00; 0,01; 0,03; 0,05)
• 3.9. Nghiên cứu phổ hấp thụ
• 3.10. Kết quả nghiên cứu hệ chất lỏng nano CaFe0,05Mn0,95O3
• 3.11. Kết quả đo hình thái hạt (SEM)
• 3.12. Phổ hấp thụ UV-VIS của các mẫu chất lỏng hạt nano CaFe0,05Mn0,95O3
• 3.13. Phổ phát xạ huỳnh quang của các mẫu chất lỏng hạt nano CaFe0,05Mn0,95O3
• 3.14. Nghiên cứu phổ huỳnh quang trong từ trường của chất lỏng CaFe0,05Mn0,95O3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về tính chất quang từ của vật liệu CaFexMn1 xO3

Vật liệu CaFexMn1-xO3 là một trong những hệ vật liệu perovskite manganite có tính chất quang từ đặc biệt. Nghiên cứu về tính chất quang từ của vật liệu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất của nó mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong công nghệ hiện đại. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, việc pha tạp Fe vào hệ CaMnO3 có thể làm thay đổi đáng kể các tính chất quang từ của vật liệu. Điều này tạo ra một hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu quang từ với hiệu suất cao.

1.1. Tính chất quang từ của vật liệu CaFexMn1 xO3

Tính chất quang từ của vật liệu CaFexMn1-xO3 được xác định bởi sự tương tác giữa các ion mangan và ion sắt. Sự thay đổi nồng độ Fe trong cấu trúc có thể dẫn đến sự thay đổi trong tính chất từ và quang học. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi nồng độ Fe tăng, tính chất từ của vật liệu cũng thay đổi, từ đó ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ và phát xạ ánh sáng.

1.2. Ứng dụng của vật liệu CaFexMn1 xO3 trong công nghệ

Vật liệu CaFexMn1-xO3 có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như cảm biến quang, thiết bị lưu trữ từ, và các ứng dụng trong công nghệ nano. Sự kết hợp giữa tính chất quang và từ của vật liệu này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các thiết bị mới với hiệu suất cao.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu tính chất quang từ

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về vật liệu CaFexMn1-xO3, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc hiểu rõ các cơ chế ảnh hưởng đến tính chất quang từ của nó. Một trong những vấn đề lớn là sự thiếu hụt dữ liệu thực nghiệm về các tính chất quang học trong trạng thái rắn. Điều này làm cho việc phát triển các ứng dụng thực tiễn gặp khó khăn.

2.1. Thiếu hụt dữ liệu thực nghiệm

Nhiều nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào các tính chất điện và từ, trong khi các tính chất quang học vẫn chưa được khai thác đầy đủ. Việc thiếu hụt dữ liệu này gây khó khăn cho việc đánh giá toàn diện về tính chất quang từ của vật liệu.

2.2. Khó khăn trong việc chế tạo mẫu

Chế tạo mẫu vật liệu CaFexMn1-xO3 với nồng độ Fe chính xác 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 mẫu vật liệu, từ đó giúp nâng cao độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu.

III. Phương pháp nghiên cứu tính chất quang từ của CaFexMn1 xO3

Để nghiên cứu tính chất quang từ của vật liệu CaFexMn1-xO3, nhiều phương pháp hiện đại đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định cấu trúc mà còn đánh giá các tính chất quang và từ của vật liệu một cách chính xác.

3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X XRD

Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu CaFexMn1-xO3. Kết quả từ XRD cho phép đánh giá sự thay đổi cấu trúc khi pha tạp Fe vào hệ thống, từ đó giúp hiểu rõ hơn về tính chất quang từ của vật liệu.

3.2. Phương pháp phổ hấp thụ UV VIS

Phương pháp phổ hấp thụ UV-VIS được áp dụng để nghiên cứu khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu. Kết quả từ phương pháp này cung cấp thông tin quan trọng về các mức năng lượng trong cấu trúc vật liệu, ảnh hưởng đến tính chất quang từ.

IV. Kết quả nghiên cứu tính chất quang từ của CaFexMn1 xO3

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, tính chất quang từ của vật liệu CaFexMn1-xO3 có sự thay đổi rõ rệt khi nồng độ Fe được điều chỉnh. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng, với nồng độ Fe tối ưu, vật liệu có thể đạt được các tính chất quang từ tốt nhất, mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong công nghệ.

4.1. Đánh giá tính chất từ của vật liệu

Các kết quả từ phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) cho thấy rằng, tính chất từ của vật liệu CaFexMn1-xO3 có sự gia tăng đáng kể khi nồng độ Fe tăng. Điều này cho thấy rằng, việc pha tạp Fe có thể cải thiện đáng kể tính chất từ của vật liệu.

4.2. Nghiên cứu phổ tán xạ Raman

Phổ tán xạ Raman cho thấy sự thay đổi trong cấu trúc của vật liệu khi nồng độ Fe thay đổi. Các đỉnh phổ đặc trưng cho các mode quang học cho thấy sự tương tác giữa các ion trong cấu trúc, ảnh hưởng đến tính chất quang từ của vật liệu.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu tính chất quang từ

Nghiên cứu tính chất quang từ của vật liệu CaFexMn1-xO3 đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu quang từ. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, việc pha tạp Fe có thể cải thiện đáng kể tính chất quang từ của vật liệu, từ đó tạo ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong công nghệ.

5.1. Tương lai của vật liệu CaFexMn1 xO3

Với những kết quả đạt được, vật liệu CaFexMn1-xO3 có tiềm năng lớn trong việc phát triển các thiết bị quang từ mới. Nghiên cứu sâu hơn về các tính chất quang học và từ học của vật liệu này sẽ giúp khai thác tối đa tiềm năng ứng dụng của nó.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp chế tạo mới để cải thiện tính chất quang từ của vật liệu. Đồng thời, việc nghiên cứu các ứng dụng thực tiễn của vật liệu trong công nghệ nano và điện tử cũng cần được đẩy mạnh.