Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu và ứng dụng vật liệu perovskite có hệ số nhiệt điện trở dương

Luận án tiến sĩ nghiên cứu hus chế tạo nghiên cứu và khả năng ứng dụng của vật liệu perovskite có hệ số nhiệt điện trở dương, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Lương Văn Việt
• Người hướng dẫn: GS. Bạch Thành Công
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật Lý Chất Rắn
• Đề tài: Chế tạo, Nghiên cứu Và Khả Năng Ứng Dụng Của Vật Liệu Perovskite Có Hệ Số Nhiệt- Điện Trở Dương
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU PEROVSKITE
• 1.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu perovskite
• 1.2. Năng lượng liên kết trong mạng vật liệu perovskite
• 1.3. Các biến dạng của vật liệu perovskite
• 1.4. Sự chuyển pha trong tinh thể perovskite sắt điện
• 1.5. Một số tính chất của vật liệu perovskite
• 1.6. Sự phân cực trong tinh thể perovskite sắt điện
• 1.7. Tính chất điện môi
• 1.8. Tính chất điện- từ của vật liệu perovskite
• 1.9. Các mô hình để giải thích tính dẫn điện của vật liệu perovskite
• 1.10. Ứng dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử để tính toán một số tính chất điện tử của hệ perovskite
• 1.11. Hiệu ứng hệ số nhiệt- điện trở dương (PTCR) ở vật liệu perovskite sắt điện
• 1.12. Vật liệu multiferroic
• 1.13. Những ứng dụng phổ biến của vật liệu có hiệu ứng PTCR
• 1.14. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Một số phương pháp chế tạo vật liệu
• 2.2. Tổng hợp hệ mẫu Ba1-x-ySrxYyTiO3
• 2.3. Tổng hợp hệ mẫu (BaTiO3)1-x(LaNiO3)x
• 2.4. Chế tạo vật liệu nano BaTiO3 bằng phương pháp thuỷ nhiệt
• 2.5. Chế tạo vật liệu nano LaNiO3 bằng phương pháp đốt gel
• 2.6. Chế tạo hệ mẫu (BaTiO3)1-x(LaNiO3)x
• 2.7. Các phương pháp, thiết bị khảo sát cấu trúc và tính chất của vật liệu
• 2.7.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.7.2. Hệ đo điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ
• 2.7.3. Nhiễu xạ kế tia X (XRD)
• 2.7.4. Phương pháp đo phổ tán xạ Raman
• 2.7.5. Hệ khảo sát hằng số điện môi phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số
• 2.7.6. Hệ đo đường đặc trưng V-A
• 2.7.7. Hệ đo hiệu ứng Hall
• 2.7.8. Hệ đo từ kế mẫu rung
• 2.7.9. Hệ đo tính chất sắt điện của vật liệu
• 2.8. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO- NGHIÊN CỨU HỆ VẬT LIỆU Ba1-x-ySrxYyTiO3
• 3.1. Kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X
• 3.2. Kết quả khảo sát cấu trúc bề mặt
• 3.3. Sự phụ thuộc của hằng số điện môi vào nhiệt độ
• 3.4. Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ
• 3.5. Sự phụ thuộc của hệ số nhiệt điện trở của các mẫu pha tạp vào nhiệt độ
• 3.6. Đặc trưng Vôn- Ampe
• 3.7. Khảo sát hiệu ứng Hall
• 3.8. Một vài khả năng ứng dụng của vật liệu có hệ số nhiệt- điện trở dương
• 3.9. Nghiên cứu khả năng chế tạo cảm biến khí CO từ vật liệu Ba1-x-ySrxYyTiO3
• 3.10. Nghiên cứu khả năng chế tạo bộ giải từ cho tivi
• 3.11. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO- NGHIÊN CỨU HỆ VẬT LIỆU TỔ HỢP (BaTiO3)1-x(LaNiO3)x
• 4.1. Tổng hợp vật liệu nano BaTiO3 bằng phương pháp thuỷ nhiệt
• 4.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến sự hình thành sản phẩm BaTiO3
• 4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến sự hình thành sản phẩm BaTiO3
• 4.4. Giải thích sự hình thành của BaTiO3 trong quá trình tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt
• 4.5. Tổng hợp vật liệu nano LaNiO3 bằng phương pháp đốt gel
• 4.6. Khảo sát sự phụ thuộc của sản phẩm vào nhiệt độ nung
• 4.7. Sự phụ thuộc của cấu trúc sản phẩm vào độ pH
• 4.8. Sự phụ thuộc của sản phẩm vào nhiệt độ tạo gel
• 4.9. Khảo sát cấu trúc bề mặt sản phẩm
• 4.10. Kết quả tổng hợp hệ mẫu tổ hợp (BaTiO3)1-x(LaNiO3)x
• 4.11. Ảnh hưởng của thời gian nung đến sự hình thành sản phẩm
• 4.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành sản phẩm
• 4.13. Ảnh hưởng của thành phần x đến sự hình thành sản phẩm
• 4.14. Khảo sát cấu trúc bề mặt mẫu tổ hợp
• 4.15. Tính chất điện- từ của các mẫu
• 4.16. Khảo sát sự phụ thuộc của hằng số điện môi hệ mẫu theo tần số
• 4.17. Sự phụ thuộc của điện trở suất của mẫu BTLN vào nhiệt độ
• 4.18. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN CHUNG
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về vật liệu perovskite và hệ số nhiệt điện trở dương

Vật liệu perovskite đã trở thành một trong những chủ đề nghiên cứu nóng bỏng trong lĩnh vực vật liệu mới. Với cấu trúc tinh thể độc đáo và tính chất điện từ đặc biệt, vật liệu này không chỉ có ứng dụng trong công nghệ điện tử mà còn trong nhiều lĩnh vực khác. Hệ số nhiệt điện trở dương (PTCR) là một trong những tính chất nổi bật của vật liệu perovskite, cho phép điều chỉnh điện trở suất theo nhiệt độ. Hiệu ứng này đã được phát hiện từ những năm 1960 và đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các linh kiện điện tử thông minh.

1.1. Cấu trúc và tính chất của vật liệu perovskite

Cấu trúc tinh thể của vật liệu perovskite thường được mô tả bằng công thức ABO3, trong đó A và B là các ion kim loại khác nhau. Cấu trúc này cho phép vật liệu có nhiều tính chất điện từ độc đáo, bao gồm tính dẫn điện, tính sắt điện và tính từ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi trong thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến các tính chất này, mở ra cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng mới.

1.2. Hiệu ứng nhiệt điện trở dương PTCR trong vật liệu perovskite

Hiệu ứng PTCR là hiện tượng mà điện trở của vật liệu tăng nhanh khi nhiệt độ đạt đến một ngưỡng nhất định. Hiệu ứng này đã được phát hiện lần đầu tiên trong vật liệu BaTiO3 và đã được nghiên cứu sâu rộng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc pha tạp các nguyên tố như đất hiếm có thể làm tăng cường hiệu ứng PTCR, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng của vật liệu trong các linh kiện điện tử và cảm biến.

II. Thách thức trong nghiên cứu và ứng dụng vật liệu perovskite

Mặc dù vật liệu perovskite có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu và ứng dụng chúng cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự ổn định của vật liệu trong điều kiện môi trường khác nhau. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và áp suất có thể ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu. Ngoài ra, việc chế tạo các mẫu vật liệu với chất lượng cao và đồng nhất cũng là một thách thức lớn.

2.1. Ảnh hưởng của môi trường đến tính chất vật liệu

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ ẩm và nhiệt độ có thể làm thay đổi đáng kể tính chất điện từ của vật liệu perovskite. Sự phân hủy của vật liệu trong môi trường ẩm có thể dẫn đến sự giảm sút hiệu suất của các linh kiện điện tử được chế tạo từ vật liệu này. Do đó, việc tìm ra các phương pháp bảo vệ và cải thiện độ bền của vật liệu là rất cần thiết.

2.2. Khó khăn trong việc chế tạo vật liệu perovskite chất lượng cao

Chế tạo vật liệu perovskite với chất lượng cao là một thách thức lớn trong nghiên cứu. Các phương pháp chế tạo hiện tại thường gặp khó khăn trong việc kiểm soát kích thước hạt, độ đồng nhất và cấu trúc tinh thể. Việc phát triển các phương pháp chế tạo mới và cải tiến quy trình hiện tại là cần thiết để nâng cao chất lượng vật liệu.

III. Phương pháp chế tạo vật liệu perovskite hiệu quả

Để phát triển vật liệu perovskite có hệ số nhiệt điện trở dương, nhiều phương pháp chế tạo đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp tạo ra vật liệu với tính chất mong muốn mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất. Một số phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp gốm, phương pháp thủy nhiệt và phương pháp đốt gel.

3.1. Phương pháp gốm trong chế tạo vật liệu perovskite

Phương pháp gốm là một trong những phương pháp truyền thống nhất để chế tạo vật liệu perovskite. Phương pháp này bao gồm việc trộn các nguyên liệu, sau đó nung ở nhiệt độ cao để tạo ra vật liệu. Mặc dù phương pháp này đơn giản, nhưng việc kiểm soát các điều kiện nung là rất quan trọng để đạt được tính chất mong muốn.

3.2. Phương pháp thủy nhiệt và đốt gel

Phương pháp thủy nhiệt cho phép chế tạo vật liệu ở nhiệt độ thấp hơn và có thể kiểm soát kích thước hạt tốt hơn. Trong khi đó, phương pháp đốt gel giúp tạo ra các vật liệu nano với tính chất điện từ đặc biệt. Cả hai phương pháp này đều có tiềm năng lớn trong việc phát triển các ứng dụng mới cho vật liệu perovskite.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vật liệu perovskite có hệ số nhiệt điện trở dương

Vật liệu perovskite có hệ số nhiệt điện trở dương đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghệ điện tử đến môi trường. Các ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của các thiết bị mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Một số ứng dụng tiêu biểu bao gồm cảm biến khí, linh kiện điện tử và chất xúc tác trong xử lý khí thải.

4.1. Cảm biến khí từ vật liệu perovskite

Cảm biến khí dựa trên vật liệu perovskite có khả năng phát hiện các chất ô nhiễm trong không khí với độ nhạy cao. Hiệu ứng PTCR giúp cải thiện độ nhạy của cảm biến, cho phép phát hiện các nồng độ khí thấp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu này có thể được sử dụng để phát triển các cảm biến khí CO, NOx và các chất ô nhiễm khác.

4.2. Ứng dụng trong linh kiện điện tử

Vật liệu perovskite cũng được sử dụng trong các linh kiện điện tử như tụ điện, bộ lọc và bộ điều biến. Tính chất điện từ đặc biệt của vật liệu giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của các linh kiện này. Nhiều nghiên cứu đang được thực hiện để phát triển các linh kiện điện tử mới dựa trên vật liệu perovskite.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của vật liệu perovskite

Vật liệu perovskite có hệ số nhiệt điện trở dương đang mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu và ứng dụng mới. Mặc dù còn nhiều thách thức cần vượt qua, nhưng tiềm năng của vật liệu này là rất lớn. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện tính ổn định, chất lượng và khả năng ứng dụng của vật liệu perovskite trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Triển vọng nghiên cứu vật liệu perovskite

Nghiên cứu về vật liệu perovskite sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều hướng đi mới trong việc cải thiện tính chất và ứng dụng. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp chế tạo mới, cũng như tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hoạt động của hiệu ứng PTCR.

5.2. Ứng dụng trong công nghệ xanh

Vật liệu perovskite có tiềm năng lớn trong việc phát triển các công nghệ xanh, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm năng lượng. Các ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và xử lý khí thải sẽ là những lĩnh vực quan trọng trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU PEROVSKITE 1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu perovskite 1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu perovskite Vật liệu perovskite là tên gọi chung của các chất có cấu trúc tinh thể giống với cấu trúc của vật liệu canxi titanat (CaTiO3). Phần lớn các loại gốm sắt điện, áp điện được sử dụng rộng rãi hiện nay như BaTiO3, PbTiO3, PbZr1-xTixO3,.

đều có cấu trúc perovskite [1]. Công thức phân tử chung của các hợp chất perovskite là ABO3, trong đó A là các cation hoá trị 1, 2 hoặc 3 như Na1+, K1+, Sr2+, Ba2+., B là các cation hóa trị 5, 4, hoặc 3 tương ứng như Nb5+, Ti4+, Mn4+. có bán kính ion khác A. Ở vị trí của O có thể là một nguyên tố khác như F1-, Cl1-, nhưng phổ biến nhất vẫn là oxy.

Thông thường, bán kính ion A lớn hơn so với B.1 biểu diễn mô hình cấu trúc của perovskite BaTiO3 với ô mạng lập phương, tương ứng với nhóm không gian Pm-3m (221). Hầu hết các chất perovskite sắt điện có cấu trúc perovskite đã được tìm thấy đều có công thức dạng A2+B4+O32- hoặc A1+B5+O32- [1]. Cấu trúc perovskite [40]. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Một số perovskite với công thức A3+B3+O2-3 không có tính chất sắt điện.

Cấu trúc của perovskite thường là biến thể từ cấu trúc lập phương với các cation A nằm ở các đỉnh hình lập phương và các cation B nằm ở tâm. Tuy nhiên, cũng có thể mô tả chúng gồm những hình lập phương xếp chặt của các ion A và O, ion B nằm ở tâm bát diện. Cấu trúc tinh thể có thể thay đổi từ lập phương sang các dạng khác như trực giao hay trực thoi khi các ion A hay B bị thay thế bởi các ion khác. Đặc trưng quan trọng trong cấu trúc của perovskite là sự tồn tại của bát diện BO6 với sáu ion O2- nằm ở đỉnh tạo thành khối bát diện và một ion B4+ nằm tại tâm.

Khối bát diện này đóng một vai trò rất quan trọng tới tính chất điện của vật liệu perovskite. Nếu coi các ion là những quả cầu rắn (hình 1.2), khi đó thông số mạng sẽ là [82]: a  2 (rA  rO )  2(rB  rO ) (1.1) Trong đó rA, rB, rO tương ứng là bán kính của các ion A2+, B4+, và O2-. Để đặc trưng cho độ bền vững của cấu trúc perovskite, V. Goldschmidt đã đưa ra một tham số rất quan trọng đó là thừa số bền vững hay còn được gọi là “thừa số dung hạn Goldschmidt” [82] được xác định theo công thức: rA  rO t (1.2) 2 rB  rO  Thừa số này liên quan mật thiết đến sự hình thành của độ phân cực tự phát.

Nếu t =1 ta có cấu trúc perovskite xếp chặt lý tưởng. Nếu t >1: Khoảng cách OB lớn hơn tổng bán kính của các ion O2- và B4+ nên ion B4+ có thể di chuyển dễ dàng ở bên trong khối bát diện của mình. Nếu t <1: Khoảng cách OA lớn hơn tổng bán kính của các ion O2- và A2+ nên ion A2+ có thể dịch chuyển dễ dàng hơn trong mạng perovskite. Cấu trúc tinh thể perovskite (a) và mô hình cho thông số mạng (b) [82].

6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Thông số mạng của cấu trúc được quyết định bởi kích thước của ion A và B.3 biểu diễn mặt (110) của cấu trúc perovskite. Khi bán kính các ion lệch khỏi các giá trị lý tưởng (thừa số t ≠ 1) thì cấu trúc perovskite bị biến dạng và có đối xứng thấp hơn. Nếu t  1 có thể xảy ra trường hợp hơi méo kiểu thoi, trong đó chứa dạng quay tập thể của các bát diện BO6 quanh trục [111]. Khi sự không thích ứng về bán kính ion lớn hơn thì sẽ xảy ra sự uốn cong của mạng các bát diện BO6 quanh trục [110] và có thể dẫn tới cấu trúc trực thoi (orthorhombic) loại O.

Các tác giả đã đưa ra nhiều khoảng giá trị khác nhau của t. Khi mạng có cấu trúc trực thoi, Goldschmidt cho rằng, t nằm trong khoảng 0,8 ≤ t ≤ 1,0; theo Zachariasen, t nằm trong khoảng 0,85 ≤ t ≤ 1,05; còn theo các tác giả khác: 0,89 ≤ t ≤ 1,02 [6]. Việc đánh giá thừa số bền vững của cùng một chất cũng có sự sai khác nhất định do các tác giả sử dụng các giá trị bán kính ion khác nhau. Thí dụ theo Goldschmidt, bán kính ion oxy (rO) xấp xỉ 1,32 Å, theo Belov và Boki rO ≈ 1,36 Å.

Theo Shannon rO ≈ 1,40 Å. Cùng một loại ion nhưng nếu hoá trị khác nhau hay trạng thái spin khác nhau cũng dẫn đến bán kính ion khác nhau [15]. Các giá trị của thừa số bền vững t đối với một số hợp chất kiểu perovskite được cho ở bảng 1. Gần đây, để đánh giá sự ổn định của liên kết một cách tốt hơn, các nhà d AO khoa học đã sử dụng công thức sau cho thừa số dung hạn [6]: t '  (1.3) 2d B O 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Với dA-O, dB-O lần lượt là khoảng cách từ ion A2+ và ion B4+ đến ion O2-.

Với cấu trúc perovskite lý tưởng thì giá trị của t’= 1. Nghiên cứu tính chất đối xứng của họ vật liệu perovskite, người ta thấy chỉ có một số rất ít perovskite có cấu trúc lập phương lí tưởng ở nhiệt độ phòng. Các thông số mạng, bán kính ion và thừa số bền vững của một số perovskite [115]. TT Hợp chất a(Å) rA(Å) rB(Å) rO(Å) t 1 CsIO3 4,674 1,88 0,95 1,35 0,993 2 BaFeO3 3,994 1,61 0,585 1,35 1,082 3 SrTiO3 3,905 1,44 0,605 1,35 1,009 4 SrMoO3 3,975 1,44 0,650 1,35 0,986 5 SrFeO3 3,850 1,44 0,585 1,35 1,020 6 BaTiO3 4,012 1,61 0,605 1,35 1,071 7 CaTiO3 3,840 1,34 0,605 1,35 0,973 1.

Năng lượng liên kết trong mạng vật liệu perovskite Năng lượng liên kết các nguyên tử với nhau để tạo thành vật rắn được gọi là năng lượng liên kết. Đây là đại lượng đặc trưng cho sự bền vững của vật liệu. Về mặt định lượng, năng lượng liên kết là hiệu của năng lượng vật rắn và năng lượng của các nguyên tử hay phân tử tạo nên vật rắn ở trạng thái tự do. Vật liệu perovskite là tinh thể ion nên giữa các ion trong tinh thể luôn tồn tại song song hai loại lực là lực hút hoặc đẩy Coulomb và lực đẩy ở khoảng cách ngắn.

Nguyên nhân sâu xa của lực đẩy này chính là nguyên lý Pauli nên lực đẩy của các ion được gọi là lực đẩy Pauli. Trong hệ CGS, năng lượng tĩnh điện của 2 ion i và j nằm cách nhau khoảng q2 1 q2 rij được xác định bằng biểu thức: Wi    (1.4) rij pij R r Với R là khoảng cách giữa hai lân cận gần nhất và pij  ij R Kết quả thực nghiệm cho thấy thế năng đẩy giữa hai ion cách nhau khoảng R được  R xác định bằng biểu thức sau: Wi   exp   (1.5)   8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Với ,  là hai hằng số. Do lực đẩy của các ion chỉ đáng kể ở khoảng cách gần, nên thế năng đẩy chỉ cần tính đối với các ion là lân cận gần nhất, còn đối với các ion ở xa thì có thể bỏ qua. Năng lượng liên kết giữa hai ion trong tinh thể perovskite có dạng (ở hệ CGS):   R  q2  exp    (lân cận gần nhất)    R Wij   2 (1.7) W  NWi  N  z exp        R  Ở đây z là số các lân cận gần nhất,  là hằng số Madelung phụ thuộc vào cấu trúc của tinh thể.7) trên thực ra là biểu thức gần đúng do đã bỏ qua sự tương tác giữa các điện tử và các hạt nhân cũng như tương tác giữa các hạt nhân với nhau.

Sự phụ thuộc của năng lượng tổng cộng của perovskite BaTiO3 có cấu trúc lập phương vào thể tích ô cơ sở [2] Hiện nay, dựa trên phương pháp phiếm hàm mật độ (DFT), các nhà khoa học đã 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tính toán được năng lượng tổng cộng, năng lượng liên kết và tính chất điện tử của vật liệu perovskite với độ chính xác cao nhờ đề cập đầy đủ hơn đến các loại tương tác khác nhau giữa các nguyên tử.4 mô tả sự phụ thuộc của năng lượng tổng cộng của perovskite BaTiO3 có cấu trúc lập phương vào thể tích ô cơ sở, tính theo phương pháp DFT sử dụng chương trình DACAPO [2]. Dựa vào đồ thị, ta thấy khi thể tích ô cơ sở bằng 62,96 Å3 (ứng với hằng số mạng a = b = c = 3,98 Å) thì năng lượng tổng cộng đạt cực tiểu và từ đó ta có thể suy ra năng lượng liên kết. Các biến dạng của vật liệu perovskite Khi nghiên cứu cấu trúc tinh thể của các perovskite, người ta thấy rằng có rất ít cấu trúc dạng lập phương lí tưởng ở nhiệt độ phòng, phần lớn có cấu trúc lập phương biến dạng. Các biến dạng này có nguyên nhân khác nhau và được chia thành 2 loại: Loại 1: Xuất hiện do kích thước ion không tương ứng với kích thước các chỗ trống mà chúng chiếm (lập phương- bát diện hoặc bát diện).

Trong trường hợp đó, để đảm bảo được độ bền vững của cấu trúc ion, khoảng cách giữa các nguyên tử phải giảm đến những giá trị nhỏ nhất và các lập phương- bát diện hoặc bát diện tạo nên bởi các anion phải biến dạng sao cho tạo ra số cation- anion "vacancy" là ít nhất. Đó là loại biến dạng do "sắp xếp". Trong trường hợp biến dạng do "sắp xếp", nếu các cation A không quá nhỏ và hoá trị của các ion B hoặc đồng hoá trị của các liên kết B-O là khá lớn thì có thể xem như các bát diện hầu như không biến dạng mà chỉ xoay quanh các trục đối xứng của ô cơ sở lập phương lý tưởng. Trong tất cả các dịch chuyển của ion, đáng quan tâm nhất là các dịch chuyển tạo ra các mômen lưỡng cực của các đa diện cấu trúc.

Các biến dạng đó có thể xảy ra dọc theo các trục đối xứng bậc bốn, bậc hai hay bậc ba của các ô cơ sở. Ô mạng cơ sở tam giác (trigonal) là kết quả của ô lập phương kéo dài hoặc co lại dọc theo trục bậc ba. Các hệ perovskite ba hoặc bốn thành phần có thể được mô tả bằng công thức chung sau: (A'1-xA"x)BO3; A(B'1-yB"y)O3 và (A'1-xA"x)(B'1-yB"y)O3 với 0 ≤ x≤ 1 và 0 ≤ y ≤ 1. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.