ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------
NGUYỄN THỊ KHÁNH VÂN
CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ
CỦA HỆ VẬT LIỆU (RE)1-xBaxMnO3
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------
NGUYỄN THỊ KHÁNH VÂN
CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ
CỦA HỆ VẬT LIỆU (RE)1-xBaxMnO3
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số : 60440104
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ THU HƢƠNG
Hà Nội – 2015
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc nhất đến
PGS.TS. Ngô Thu Hương, Bộ môn Vật lý Chất rắn, Khoa Vật lý, Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt
thời gian em thực hiện khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Văn Vũ, giám đốc Trung tâm Khoa
học Vật liệu, Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, cùng các
anh Nguyễn Duy Thiện, Nguyễn Quang Hòa, Sái Công Doanh đã tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong quá trình làm thực nghiệm cũng thực hiện các phép đo tại
trung tâm.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới chị Nguyễn Thị Mỹ Đức – NCS
khóa 2014 - 2017 và chị Lưu Hoàng Anh Thư - học viện khóa 2012 – 2014 Vật lý
chất rắn, Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ, đóng góp nhiều kinh nghiệm và ý
kiến cho em trong quá trình thực hiện luận văn.
Bản luận văn này đã được thực hiện tại Bộ môn Vật lý Chất rắn – Khoa Vật
lý (Trường Đại học Khoa học tự nhiên). Phần thực nghiệm của luận văn đã được
hoàn thành trên cở sở sử dụng các thiết bị nhiễu xạ kế tia X Bruker D5005 và thiết
bị Nova Nano SEM – 450 – FEI tại khoa Vật Lý.
Cuối cùng, xin gửi tất cả tình cảm cũng như lòng biết ơn sâu sắc tới gia
đình, người thân, bạn bè, những người luôn động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện
tốt nhất giúp em hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 03 tháng 12 năm 2015
Nguyễn Thị Khánh Vân
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE VÀ (RE)1-xBaxMnO3 . 3
1.1. Cấu trúc tinh thể của perovskite ..................................................................... 3
1.2. Tính chất của vật liệu perovskite ................................................................... 4
1.3. Sự tách mức năng lƣợng trong trƣờng tinh thể bát diện ................................ 5
1.4. Hiệu ứng méo mạng Jahn-Teller .................................................................... 7
1.5. Tƣơng tác trao đổi .......................................................................................... 9
1.5.1. Tƣơng tác siêu trao đổi ........................................................................ 9
1.5.2. Tƣơng tác trao đổi kép ....................................................................... 11
1.5.3. Sự cạnh tranh giữa hai loại tƣơng tác trong vật liệu manganite pha tạp.13
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ................................................... 18
2.1. Chế tạo mẫu ................................................................................................. 18
2.2. Các phép đo khảo sát tính chất cấu trúc và tính chất từ: ............................. 20
2.2.1. Phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) ........................................................... 20
2.2.2. Phép đo hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................... 23
2.2.3. Phép đo tính chất từ: .......................................................................... 24
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 27
3.1. Hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd) .................................................................. 27
3.1.1. Tính chất cấu trúc của hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd) ...................... 27
3.1.2. Tính chất từ của hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd) .............................. 30
3.2. Hệ (La0,5Pr0,5)1-xBaxMnO3 .......................................................................... 38
3.2.1. Tính chất cấu trúc của hệ (La0,5Pr0,5)1-xBaxMnO3 .............................. 38
3.2.2. Tính chất từ của hệ (La0,5Pr0,5)1-xBaxMnO3 ........................................ 44
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 58
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu trúc perovskite lý tƣởng (a) và sự sắp xếp của các bát diện trong cấu
trúc perovskite lý tƣởng (b) ......................................................................................... 3
Hình 1.2. Các quỹ đạo eg của các điện tử 3d trong trƣờng tinh thể bát diện. ............. 6
Hình 1.3. Các quỹ đạo t2g của các điện tử 3d trong trƣờng tinh thể bát diện .............. 6
Hình 1.4. Mô tả về sự tách mức d của ion Mn3+.ECF (CF – crystal field: trƣờng tinh
thể) = 2 eV, EJT (JT –Jahn-Teller) = 1,5 eV .............................................................. 7
Hình 1.5. Méo mạng Jahn - Teller kiểu 1(a) và kiểu 2(b)........................................... 8
Hình 1.6. Mô hình tƣơng tác siêu trao đổi. ............................................................... 11
Hình 1.7. Tƣơng tác „„trao đổi kép‟‟ giữa 2 cation Mn3+ và Mn4+ với anion O2- trung
tâm. ............................................................................................................................ 12
Hình 1.8. Mô tả sự tồn tại vùng a) sắt từ trong nền phản sắt từ và b) vùng phản sắt
từ trong nền sắt từ. ..................................................................................................... 14
Hình 1.9. Cấu trúc a) lập phƣơng và b) orthorhombic .............................................. 15
Hình 2.1. Giản đồ nung các mẫu REMnO3 và (RE)1-xBaxMnO3. ............................. 19
Hình 2.2. Hiện tƣợng nhiễu xạ tia X trên tinh thể. .................................................... 21
Hình 2.3. Hệ nhiễu xạ kế tia X Bruker D5005. ......................................................... 22
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hiển vi điện tử quét (SEM) .. 23
Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo của hệ đo từ kế mẫu rung ................................................... 25
Hình 2.6. Thiết bị từ kế mẫu rung VSM 880 tại TTKHVL. ..................................... 26
Hình 3.1. Phổ nhiễu xạ tia X của hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd). ........................... 27
Hình 3.2. Ảnh SEM của hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd). ......................................... 30
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của từ độ vào từ trƣờng của hệ REMnO3 ở nhiệt độ phòng.
................................................................................................................................... 31
Hình 3.4. Sự phụ thuộc của từ độ vào nhiệt độ của hệ REMnO3. ............................ 32
