Nghiên Cứu Tính Chất Điện và Từ của Các Perovskite La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn1-xTMxO3

• Tác giả: Vũ Văn Khải
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Tính Chất Điện Và Từ Của Các Perovskite La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn1-xTMxO3 (TM = Co, Zn) Trong Vùng Nhiệt Độ 77 – 300K
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PEROVSKITE CÓ CẤU TRÚC ABO3
• 1.1. Cấu trúc lý tưởng của vật liệu perovskite manganite LaMnO3
• 1.2. Ảnh hưởng của trường bát diện MnO6 lên tính chất vật lý trong hệ vật liệu perovskite manganite
• 1.3. Các hiện tượng méo mạng trong perovskite manganite
• 1.4. Ảnh hưởng của tương tác trao đổi kép, tương tác siêu trao đổi lên tính chất điện và từ trong các perovskite
• 1.4.1. Tương tác siêu trao đổi (SE)
• 1.4.2. Tương tác trao đổi kép (DE)
• 1.5. Hiệu ứng từ trở khổng lồ trong các perovskite manganite
• 1.6. Cơ chế tán xạ phụ thuộc spin
• 1.7. Tìm hiểu giản đồ pha của các hợp chất La1-xCaxMnO3 và La1-xSrxMnO3: Các tính chất điện và từ
• 1.8. Hợp chất perovskite A2/3B1/3Mn1-xCoxO3
• 1.8.1. Lý thuyết trường tinh thể và trạng thái spin trong hợp chất perovskite chứa Co
• 1.8.2. Một số đặc trưng của vật liệu perovskite pha tạp kim loại phi từ Zn
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Phương pháp chế tạo mẫu
• 2.2. Qui trình chế tạo các mẫu
• 2.3. Chế tạo các mẫu nghiên cứu
• 2.4. Nghiên cứu cấu trúc tinh thể
• 2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia Rơnghen (tia X)
• 2.5. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ tán sắc năng lượng (EDS)
• 2.6. Đo điện trở, từ trở bằng phương pháp bốn mũi dò
• 2.6.1. Phép đo điện trở
• 2.6.2. Phép đo từ trở
• 3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP Co VÀ Zn VÀO VỊ TRÍ Mn TRONG HỆ HỢP CHẤT La2/3Ca1/3Mn1-xTMxO3 (TM = Co, Zn với x = 0,00; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25 và 0,30)
• 3.1. Phổ tán sắc năng lượng (EDS) và ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.1.1. Phổ tán sắc năng lượng EDS
• 3.1.2. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.2. Nghiên cứu cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X (XPD)
• 3.3. Ảnh hưởng của tỉ số Mn3+/Mn4+ lên tính chất điện và từ trong hợp chất perovskite manganite
• 3.4. Nghiên cứu tính chất điện
• 3.4.1. Xác định năng lượng kích hoạt (Ea) từ đường cong điện trở phụ thuộc nhiệt độ
• 3.5. Nghiên cứu tính chất từ
• 3.5.1. Đường cong từ hoá MFC và MZFC
• 3.5.2. Từ độ phụ thuộc nhiệt độ
• 3.5.3. Từ trở phụ thuộc nhiệt độ trong vùng từ trường thấp H = 0,0–0,4 T
• 3.5.4. Từ trở phụ thuộc vào từ trường tại mỗi nhiệt độ xác định
• 3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ CỦA HỆ HỢP CHẤT La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,00; 0,05; 0,10; 0,20 và 0,30)
• 4.1. Phân tích phổ tán sắc năng lượng (EDS) của các mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,00 – 0,30)
• 4.2. Nghiên cứu cấu trúc bề mặt mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,00 – 0,30) bằng ảnh SEM
• 4.3. Nghiên cứu cấu trúc bằng phương pháp nhiễu xạ tia X
• 4.4. Từ độ phụ thuộc nhiệt độ của hệ mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (0,00 ≤ x ≤ 0,30)
• 4.5. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ của hệ mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,00 – 0,30) trong vùng từ trường thấp H = 0,00 – 0,40 T
• 4.6. Từ trở trong vùng từ trường thấp (H = 0,0 – 0,4 T) của hệ La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,00 – 0,30)
• 4.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• KẾT LUẬN CHUNG
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Tính Chất Điện và Từ của Perovskite La2 3Ca1 3 Pb1 3 Mn1 xTMxO3

Vật liệu perovskite La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn1-xTMxO3 (TM = Co, Zn) đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu điện tử và từ tính. Các tính chất điện và từ của vật liệu này có thể thay đổi đáng kể trong khoảng nhiệt độ từ 77K đến 300K. Nghiên cứu này nhằm mục đích làm rõ các cơ chế ảnh hưởng đến tính chất điện và từ của vật liệu perovskite, từ đó mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong công nghệ hiện đại.

1.1. Cấu trúc và Tính chất của Vật liệu Perovskite

Cấu trúc perovskite có dạng ABO3, trong đó A và B là các cation khác nhau. Cấu trúc này tạo ra các tính chất vật lý độc đáo, bao gồm tính chất điện và từ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi trong tỉ lệ các ion có thể ảnh hưởng đến tính chất điện và từ của vật liệu.

1.2. Ảnh hưởng của Nhiệt độ đến Tính chất Điện và Từ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất điện và từ của vật liệu perovskite. Trong khoảng nhiệt độ từ 77K đến 300K, các hiện tượng như chuyển pha và thay đổi cấu trúc mạng có thể xảy ra, dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong điện trở và từ trở của vật liệu.

II. Thách thức trong Nghiên cứu Tính Chất Điện và Từ của Perovskite

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về vật liệu perovskite, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc hiểu rõ các cơ chế ảnh hưởng đến tính chất điện và từ. Các yếu tố như sự pha tạp, cấu trúc mạng và tương tác giữa các ion cần được nghiên cứu sâu hơn để có thể giải thích các hiện tượng quan sát được.

2.1. Sự Pha Tạp và Ảnh hưởng đến Tính chất Vật liệu

Sự pha tạp của các ion như Co và Zn vào vị trí Mn trong cấu trúc perovskite có thể làm thay đổi đáng kể tính chất điện và từ. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định mức độ pha tạp tối ưu để cải thiện các tính chất này.

2.2. Tương tác Giữa Các Ion và Ảnh hưởng đến Tính chất

Tương tác giữa các ion trong cấu trúc perovskite có thể dẫn đến các hiện tượng như từ trở khổng lồ. Việc hiểu rõ các tương tác này là cần thiết để phát triển các vật liệu mới với tính chất ưu việt hơn.

III. Phương pháp Nghiên cứu Tính Chất Điện và Từ của Perovskite

Để nghiên cứu tính chất điện và từ của vật liệu perovskite, nhiều phương pháp thực nghiệm đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm nhiễu xạ tia X, phổ tán sắc năng lượng (EDS), và đo điện trở, từ trở bằng phương pháp bốn mũi dò.

3.1. Phương pháp Nhiễu xạ Tia X

Nhiễu xạ tia X là phương pháp quan trọng để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu perovskite. Phương pháp này giúp xác định các thông số mạng và cấu trúc bề mặt của mẫu vật liệu.

3.2. Phép Đo Điện Trở và Từ Trở

Phép đo điện trở và từ trở là các phương pháp chính để đánh giá tính chất điện và từ của vật liệu. Các kết quả thu được từ các phép đo này sẽ cung cấp thông tin quan trọng về các cơ chế ảnh hưởng đến tính chất vật liệu.

IV. Kết quả Nghiên cứu và Ứng dụng Thực tiễn của Perovskite

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu perovskite La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn1-xTMxO3 có tiềm năng ứng dụng lớn trong các lĩnh vực như điện tử học và công nghệ thông tin. Các tính chất điện và từ của vật liệu này có thể được điều chỉnh thông qua sự pha tạp và thay đổi nhiệt độ.

4.1. Ứng dụng trong Công nghệ Điện tử

Vật liệu perovskite có thể được ứng dụng trong các thiết bị điện tử như cảm biến và bộ nhớ từ. Tính chất từ trở khổng lồ của chúng mở ra khả năng phát triển các thiết bị mới với hiệu suất cao.

4.2. Tiềm năng trong Công nghệ Làm Lạnh

Hiệu ứng từ nhiệt lớn trong vật liệu perovskite có thể được ứng dụng trong công nghệ làm lạnh từ, giúp cải thiện hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong các thiết bị làm lạnh hiện đại.

V. Kết luận và Tương lai của Nghiên cứu Vật liệu Perovskite

Nghiên cứu về tính chất điện và từ của vật liệu perovskite La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn1-xTMxO3 đã mở ra nhiều hướng đi mới cho các ứng dụng trong công nghệ hiện đại. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều phát hiện mới và cải tiến trong lĩnh vực vật liệu.

5.1. Hướng Nghiên cứu Tương lai

Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc khám phá thêm các vật liệu perovskite mới và cải thiện các phương pháp chế tạo để tối ưu hóa tính chất điện và từ của chúng.

5.2. Ứng dụng trong Khoa học và Công nghệ

Vật liệu perovskite có tiềm năng lớn trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ. Việc phát triển các ứng dụng mới sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp vật liệu.