Luận văn Thạc sĩ: Chế tạo và nghiên cứu tính chất điện, từ của vật liệu multiferroic Ba₀.₇Ca₀.₃TiO₃/ NiFe₂O₄

Vật liệu multiferroic, với khả năng thể hiện đồng thời tính chất sắt điện và sắt từ cùng các hiệu ứng điện-từ dị thường, đang thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực vật liệu học do tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử tiên tiến. Tuy nhiên, các vật liệu multiferroic đơn pha thường hiếm và chỉ thể hiện tính chất nổi trội ở nhiệt độ thấp. Để khắc phục hạn chế này, vật liệu multiferroic tổ hợp, đặc biệt là các hệ không chứa chì dựa trên nền BaTiO3 (BTO) biến tính, đã được nghiên cứu. Luận văn này tập trung vào việc chế tạo và nghiên cứu tính chất của vật liệu multiferroic tổ hợp Ba0,7Ca0,3TiO3/NiFe2O4, kết hợp pha sắt điện Ba0,7Ca0,3TiO3 có độ phân cực điện cao và pha sắt từ mềm NiFe2O4.

Các nhà nghiên cứu, sinh viên sau đại học, và chuyên gia trong lĩnh vực vật lý chất rắn, khoa học vật liệu, kỹ thuật điện tử, và các ngành liên quan quan tâm đến vật liệu multiferroic và ứng dụng của chúng.

Luận văn này tập trung vào việc chế tạo và nghiên cứu các tính chất điện, từ của vật liệu multiferroic tổ hợp nano tinh thể Ba0,7Ca0,3TiO3/NiFe2O4. Mục tiêu chính là chế tạo thành công vật liệu bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao kết hợp xử lý nhiệt và xác định nồng độ pha NiFe2O4 tối ưu để đạt hiệu ứng tương tác điện-từ mạnh nhất. Nội dung nghiên cứu bao gồm chế tạo vật liệu, khảo sát cấu trúc, hình thái, kích thước hạt, các đặc trưng điện và từ, và hiệu ứng tương tác điện-từ của vật liệu.
Vật liệu multiferroic là hướng nghiên cứu quan trọng do khả năng đồng tồn tại tính chất sắt điện và sắt từ, mở ra tiềm năng ứng dụng lớn trong các thiết bị điện tử thế hệ mới như bộ nhớ đa chức năng, cảm biến và công nghệ spintronics. Hệ vật liệu Ba0,7Ca0,3TiO3/NiFe2O4 được chọn vì Ba0,7Ca0,3TiO3 là vật liệu sắt điện có độ phân cực cao và NiFe2O4 là vật liệu sắt từ mềm, dễ tổng hợp. Phương pháp chế tạo được lựa chọn đảm bảo tính khả thi và hiệu quả kinh tế.
Những đóng góp chính của luận văn bao gồm việc chế tạo thành công vật liệu multiferroic nano tinh thể từ các hóa chất ban đầu. Luận văn đã khảo sát chi tiết cấu trúc, tính chất multiferroic và hiệu ứng tương tác điện-từ của vật liệu. Kết quả cho thấy vật liệu tổ hợp chứa 20% mol pha NiFe2O4 đạt các thông số sắt điện tốt nhất (Pr = 20,31 µC/cm², Ps = 13,34 µC/cm² và Ec = 6,59 kV/cm) và có hiệu ứng tương tác điện-từ mạnh nhất với hệ số tương tác αE = 108,2 mV/A tại nhiệt độ phòng. Ngoài ra, luận văn cũng chỉ ra rằng sự biến đổi theo nhiệt độ của từ độ bão hòa Ms và lực kháng từ Hc của vật liệu tổ hợp tuân theo các định luật Modified Bloch và Kneller tương ứng, cung cấp những hiểu biết quan trọng về hành vi từ tính của vật liệu này.