Luận án TS: Nghiên cứu tính chất điện từ perovskite nhiệt điện - Nguyễn Thị Thủy, ĐHKHTN

IH QU GI H N I TRƢ NG I HỌ KHO HỌ TỰ NHI N ----------------------- NGUYỄN THỊ THỦY NGHI N ỨU TÍNH HẤT IỆN, TỪ Ủ MỘT SỐ PEROVSKITE NHIỆT IỆN LU N N TI N S V T L Hà N i - 2014 IH QU GI H N I TRƢ NG I HỌ KHO HỌ TỰ NHI N ----------------------- NGUYỄN THỊ THỦY NGHI N ỨU TÍNH HẤT IỆN, TỪ Ủ MỘT SỐ PEROVSKITE NHIỆT IỆN huy n ng nh: V t l hất r n M s : 62440104 LU N N TI N S V T L NGƢ I HƢ NG N KHO H 1. TS ẶNG LÊ MINH 2. NGUYỄN TR NG T NH H N i - 2014 L I M O N Tôi xin cam đoan đây l công trình nghi n cứu của riêng tôi. ác s liệu, kết quả nghi n cứu trong lu n án l trung thực v chƣa đƣợc ai công b trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả lu n án Nguyễn Thị Thủy LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS. Đặng Lê Minh, TS. Nguyễn Trọng Tĩnh, những người thầy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, đóng góp những ý kiến quý báu cho việc hoàn thành luận án cũng như động viên tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến PGS.

TS Nguyễn Ngọc Toàn và các anh, chị, em thuộc phòng Chế tạo Cảm biến và Thiết bị đo khí - Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong việc đo đạc số liệu. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Vật lý và phòng Sau đại học của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, đã tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các Thầy, Cô và các bạn đồng nghiệp thuộc Bộ môn Vật lý Chất rắn, khoa Vật lý của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã đóng góp ý kiến quí báu về kết quả của luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu và các phòng, khoa chức năng của Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian và hỗ trợ kinh phí cho tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Cuối cùng, xin cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các bạn đồng nghiệp trong khoa Vật lý của Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế, bạn bè và những người thân trong gia đình đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến mọi người. Tác giả luận án MỤ LỤ Trang Lời cam đoan Mục lục. 01 anh mục các chữ viết t t.

04 Bảng đ i chiếu thu t ngữ nh – Việt. 05 anh mục các bảng. 06 anh mục các hình vẽ, đồ thị. TÍNH HẤT IỆN, TỪ Ủ V T LIỆU Ó ẤU TRÚ PEROVSKITE.

ấu trúc perovskite. Trạng thái hỗn hợp hóa trị (mix-valence). Sự tách mức năng lƣợng v tr t tự quỹ đạo trong trƣờng tinh thể bát diện. Hiệu ứng Jahn-Teller v các hiệu ứng méo mạng.

Tính chất điện của g m perovskite biến tính. Mô hình polaron. Mô hình khoảng nhảy biến thi n của Mott. Tính chất nhiệt điện của v t liệu perovskie BO3.

Hiệu ứng nhiệt điện. Tính chất nhiệt điện của g m perovskite BO3. Tính chất từ của m t s hợp chất perovskite. Tính chất s t từ mạnh trong m t s perovskite manganite biến tính.

Tính s t từ yếu trong m t s perovskite manganite. Tính chất từ của m t s hợp chất perovskite orthoferrite LaFeO3. Hoạt tính xúc tác của m t s hợp chất perovskite orthoferrite LaFeO3. M t s hiệu ứng từ trong v t liệu perovskite manganite.

KỸ THU T THỰ NGHIỆM. ông nghệ chế tạo mẫu. Phƣơng pháp g m chế tạo mẫu dạng kh i. M t s phƣơng pháp chế tạo mẫu b t nano.

Phƣơng pháp phân tích nhiệt vi sai v phân tích nhiệt trọng lƣợng. Phƣơng pháp phân tích cấu trúc mẫu. Phân tích cấu trúc tinh thể. Phân tích cấu trúc tế vi.

Phân tích phổ hấp thụ quang học. Phƣơng pháp đo tính chất từ. Từ kế mẫu rung VSM (Vibriting Sample Magnetometer). Từ kế SQUID (Superconducting Quantum Inteference Device).

Hệ đo nghi n cứu tính chất nhiệt điện. Phƣơng pháp đo đ dẫn điện (σ). Phƣơng pháp đo hệ s Seebeck (S). Hệ đo nhiệt điện.

NGHIÊN ỨU TÍNH HẤT NHIỆT IỆN, TỪ Ủ V T LIỆU CaMnO3 PH T P Y, Fe. Tính chất nhiệt điện của hệ v t liệu Ca1-xYxMnO3 và Ca0. hế tạo mẫu. Phân tích nhiệt vi sai ( S -TGA).

ấu trúc tinh thể của hệ v t liệu a1-xYxMnO3 và Ca0. Tính chất nhiệt điện của hệ v t liệu a1-xYxMnO3 và Ca0. Tính chất từ của hệ v t liệu Ca1-xYxMnO3 và Ca0. Tính chất từ của aMnO3 pha tạp Y, Fe.

Hiện tƣợng xuất hiện từ đ âm. TÍNH HẤT IỆN, TỪ Ủ V T LIỆU LaFeO3 PH T P Nd, Y. ấu trúc v các tính chất điện, từ của hệ v t liệu kh i LaFeO3 pha tạp Y, Nd chế tạo bằng phƣơng pháp g m. hế tạo mẫu.

ấu trúc tinh thể của mẫu g m dạng kh i hệ La1-xYxFeO3 v hệ La1-xNdxFeO3. Tính chất điện của mẫu g m dạng kh i hệ La1-xYxFeO3 v hệ La1-xNdxFeO3. Tính chất từ của hệ La1-xYxFeO3 v hệ La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng phƣơng pháp g m. ấu trúc v tính chất từ của hệ mẫu b t nano LaFeO3 pha tạp Y, Nd.

Mẫu b t nano LaFeO3 pha tạp Nd, Y đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp sol-gel, phƣơng pháp đồng kết tủa v phƣơng pháp nghiền năng lƣợng cao. ấu trúc tinh thể của v t liệu nano LaFeO3; La1-xYxFeO3 và La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng phƣơng pháp sol -gel. Tính chất từ của nano LaFeO3 v hệ nano La1-xYxFeO3 và La1-xNdxFeO3 đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp sol – gel. Khả năng ứng dụng của v t liệu nano La1-xYxFeO3 và La1-xNdxFeO3.

Ứng dụng v t liệu nano LaFeO3 pha tạp Y, Nd chế tạo cảm biến (sensor) nhạy hơi cồn (ethanol). Khả năng ứng dụng v t liệu nano LaFeO3 chế tạo v t liệu multiferroic perovskite. 137 NH M NG TR NH KHO H Ủ T GI NG B LIÊN QU N N LU N N. 139 T I LIỆU TH M KH O.

141 3 D NH MỤ Á HỮ VIẾT TẮT hữ viết tắt Tiếng Việt GMR Hiệu ứng từ điện trở khổng lồ CMCE Hiệu ứng từ nhiệt lớn DE Tƣơng tác trao đổi kép SE Tƣơng tác si u trao đổi MR Từ điện trở CMR Hiệu ứng từ trở si u khổng lồ MCE Hiệu ứng từ nhiệt GMCE Từ nhiệt khổng lồ TE Hiệu ứng nhiệt điện FC L m lạnh có từ trƣờng ZFC L m lạnh không có từ trƣờng HEM Nghiền cơ năng lƣợng cao DSC Phƣơng pháp phân tích nhiệt vi sai TGA Phân tích nhiệt trọng lƣợng VSM Từ kế mẫu rung VSM FTIR Phổ hồng ngoại SQUID Từ kế SQUID DM Tƣơng tác zyaloshinsky-Moriya NHH Mô hình lân c n gần nhất Z Hệ s phẩm chất S Hệ s Seebeck PF Hệ s công suất nhiệt điện 4 BẢNG ỐI HIẾU THUẬT NGỮ NH - VIỆT Tiếng nh Tiếng Việt Gaint Magneto Resistance Hiệu ứng từ điện trở khổng lồ Collosal Magneto Caloric Effect Hiệu ứng từ nhiệt lớn Double Exchange Tƣơng tác trao đổi kép Super Exchange Tƣơng tác si u trao đổi Doped ion Ion pha tạp Canted antiferromagnetism Tr t tự phản s t từ nghi ng Canted ferromagnetism Tr t tự s t từ nghi ng Magnetoresistance Hiệu ứng từ điện trở Collossal magnetoresistance Hiệu ứng từ trở si u khổng lồ Magnetocalorific Effect Hiệu ứng từ nhiệt Gaint Magnetocalorific Effect Hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ Thermal Electric Hiệu ứng nhiệt điện Field Cooling L m lạnh có từ trƣờng Zero Field Cooling L m lạnh không có từ trƣờng High Energy Milling Nghiền cơ năng lƣợng cao Defferential Scanning Callormetry Phƣơng pháp phân tích nhiệt vi sai Thermal Gravity Analysis Phân tích nhiệt trọng lƣợng Vibriting Sample Magnetometer Từ kế mẫu rung Fourier Transform Infrared Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Spectrophotometer Thermoelectric power factor Hệ s công suất nhiệt điện Self dopping Tự doping Mix-valence Trạng thái hóa trị hỗn hợp Dzyaloshinsky-Moriya Tƣơng tác M Figure of merit Hệ s phẩm chất 5 D NH MỤ Á BẢNG Bảng T n bảng Trang 3. ác thông s cấu trúc tinh thể của hệ mẫu a1−xYxMnO3 76 (x = 0. ác thông s cấu trúc tinh thể của hệ mẫu a0. Giá trị I, V ứng với mẫu aMnO3 tại 413K 79 3.

Giá trị đ dẫn  của aMnO3 trong khoảng nhiệt đ 80 (2931213)K 3. Giá trị Seebeck S của mẫu aMnO3 tại 293K 80 3. Giá trị Seebeck S của aMnO3 trong khoảng nhiệt đ 81 (2931213)K 3. Giá trị hệ s công suất PF của aMnO3 trong khoảng nhiệt đ 82 (2931213)K 4.1 Tóm t t các phƣơng pháp chế tạo v các phép đo tr n hệ v t liệu 94 LaFeO3 pha tạp Y, Nd 4.

ác thông s cấu trúc của hệ mẫu La1-xYxFeO3 chế tạo bằng 96 phƣơng pháp g m 4. ác thông s cấu trúc của hệ mẫu La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng 97 phƣơng pháp g m 4. Kích thƣớc trung bình của hệ mẫu nano La1−xNdxFeO3 chế tạo 117 bằng phƣơng pháp sol - gel 4. Kích thƣớc trung bình của hệ mẫu nano La1−xYxFeO3 chế tạo 117 bằng phƣơng pháp sol - gel 4.

ác thông s từ của LaFeO3 chế tạo bằng phƣơng pháp sol-gel 118 6 v nghiền năng lƣợng cao 4. Hằng s mạng của hệ mẫu (PZT)1-x(LaFeO3)x nung thi u kết tại 130 nhiệt đ 11800C và 12100C 4. ác thông s đƣờng từ trễ của hệ mẫu (PZT)0. Thông s điện trễ của hệ mẫu (PZT); (PZT)0.03 thi u kết tại nhiệt đ 11800C 7 D NH MỤ Á HÌNH, Ồ THỊ Hình T n hình, đồ thị Trang 1.

ấu trúc perovskite l tƣởng (a) v sự s p xếp của các bát diện 19 trong cấu trúc perovskite l tƣởng (b) 1. Tr t tự quỹ đạo của các điện tử 3d trong trƣờng tinh thể bát diện 21 1. Sơ đồ các mức năng lƣợng của ion Mn3+ 22 a – ịch chuyển năng lƣợng do tƣơng tác lƣỡng cực b – Tách mức năng lƣợng trong trƣờng tinh thể c – Tách mức Jahn – Teller 1. Méo mạng Jahn - Teller 24 1.

ấu trúc tinh thể của GdFeO3 24 1.