Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lí: Nghiên cứu tính chất điện từ của một số Perovskite nhiệt điện

Chia sẻ: Buemr KKK | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án nhằm tìm hiểu tính chất điện, từ của vật liệu có cấu trúc perovskite; các kỹ thuật thực nghiệm; nghiên cứu tính chất nhiệt điện, từ của vật liệu CaMnO3 pha tạp Y, Fe.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lí: Nghiên cứu tính chất điện từ của một số Perovskite nhiệt điện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ Demo Version - Select.Pdf SDK CỦA MỘT SỐ PEROVSKITE NHIỆT ĐIỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ CỦA MỘT SỐ PEROVSKITE NHIỆT ĐIỆN Demo Version - Select.Pdf SDK Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn Mã số: 62440104 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS ĐẶNG LÊ MINH 2. TS. NGUYỄN TRỌNG TĨNH Hà Nội - 2014
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thị Thủy Demo Version - Select.Pdf SDK
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS. 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 đóngDemo góp ý kiến quí báu- về Version kết quả của SDK Select.Pdf 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
MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục lục ........................................................................................................... 01 Danh mục các chữ viết tắt ................................................................................ 04 Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh – Việt ............................................................... 05 Danh mục các bảng ......................................................................................... 06 Danh mục các hình vẽ, đồ thị ........................................................................... 08 MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 16 CHƯƠNG 1. TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ CỦA VẬT LIỆU CÓ CẤU TRÚC PEROVSKITE ............................................................................................... 19 1.1. Cấu trúc perovskite ................................................................................... 19 1.2. Trạng thái hỗn hợp hóa trị (mix-valence) .................................................. 20 1.3. Sự tách mức năng lượng và trật tự quỹ đạo trong trường tinh thể bát diện .. 20 1.4. Hiệu ứng Jahn-Teller và các hiệu ứng méo mạng ...................................... 23 1.5. Tính chất điện của Demo gốm perovskite Version biến tínhSDK - Select.Pdf .............................................. 25 1.5.1. Mô hình polaron .................................................................................... 26 1.5.2. Mô hình khoảng nhảy biến thiên của Mott .............................................. 26 1.6. Tính chất nhiệt điện của vật liệu perovskie ABO3 ...................................... 26 1.6.1. Hiệu ứng nhiệt điện ................................................................................ 27 1.6.2. Tính chất nhiệt điện của gốm perovskite ABO3 ........................................ 31 1.7. Tính chất từ của một số hợp chất perovskite .............................................. 35 1.7.1. Tính chất sắt từ mạnh trong một số perovskite manganite biến tính ........ 35 1.7.2. Tính sắt từ yếu trong một số perovskite manganite ................................ 37 1.7.3. Tính chất từ của một số hợp chất perovskite orthoferrite LaFeO3 ........... 40 1.7.4. Hoạt tính xúc tác của một số hợp chất perovskite orthoferrite LaFeO3 .... 42 1.7.5. Một số hiệu ứng từ trong vật liệu perovskite manganite ......................... 43 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ................................................................................ 49 CHƯƠNG 2. CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ..................................... 51 2.1. Công nghệ chế tạo mẫu ............................................................................. 51 1
2.1.1. Phương pháp gốm chế tạo mẫu dạng khối .............................................. 51 2.1.2. Một số phương pháp chế tạo mẫu bột nano ............................................ 55 2.2. Phương pháp phân tích nhiệt vi sai và phân tích nhiệt trọng lượng ............ 61 2.3. Phương pháp phân tích cấu trúc mẫu ........................................................ 62 2.3.1. Phân tích cấu trúc tinh thể....................................................................... 62 2.3.2. Phân tích cấu trúc tế vi ........................................................................... 62 2.3.3. Phân tích phổ hấp thụ quang học ............................................................ 63 2.4. Phương pháp đo tính chất từ .................................................................... 64 2.4.1. Từ kế mẫu rung VSM (Vibriting Sample Magnetometer) ...................... 64 2.4.2. Từ kế SQUID (Superconducting Quantum Inteference Device) ............. 66 2.5. Hệ đo nghiên cứu tính chất nhiệt điện ........................................................ 67 2.5.1. Phương pháp đo độ dẫn điện (σ) ............................................................. 67 2.5.2. Phương pháp đo hệ số Seebeck (S) ....................................................... 68 2.5.3. Hệ đo nhiệt điện ..................................................................................... 69 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................... 71 Demo Version - Select.Pdf SDK CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT NHIỆT ĐIỆN, TỪ CỦA VẬT LIỆU CaMnO3 PHA TẠP Y, Fe ................................................................................ 72 3.1. Tính chất nhiệt điện của hệ vật liệu Ca1-xYxMnO3 và Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 ... 73 3.1.1. Chế tạo mẫu ........................................................................................... 73 3.1.2. Phân tích nhiệt vi sai (DSC-TGA) .......................................................... 73 3.1.3. Cấu trúc tinh thể của hệ vật liệu Ca1-xYxMnO3 và Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 .... 76 3.1.4. Tính chất nhiệt điện của hệ vật liệu Ca1-xYxMnO3 và Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3...79 3.2. Tính chất từ của hệ vật liệu Ca1-xYxMnO3 và Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 ............... ..89 3.2.1. Tính chất từ của CaMnO3 pha tạp Y, Fe.................................................. 89 3.2.2. Hiện tượng xuất hiện từ độ âm .............................................................. 90 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ................................................................................ 92 CHƯƠNG 4. TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ CỦA VẬT LIỆU LaFeO3 PHA TẠP Nd, Y ......................................................................................................................... 94 2
4.1. Cấu trúc và các tính chất điện, từ của hệ vật liệu khối LaFeO3 pha tạp Y, Nd chế tạo bằng phương pháp gốm ....................................................................... 95 4.1.1. Chế tạo mẫu ........................................................................................... 95 4.1.2. Cấu trúc tinh thể của mẫu gốm dạng khối hệ La1-xYxFeO3 và hệ La1-xNdxFeO3 ......................................................................................................................... 95 4.1.3. Tính chất điện của mẫu gốm dạng khối hệ La1-xYxFeO3 và hệ La1-xNdxFeO3 ......................................................................................................................... 98 4.1.4. Tính chất từ của hệ La1-xYxFeO3 và hệ La1-xNd xFeO3 chế tạo bằng phương pháp gốm ......................................................................................................... 102 4.2. Cấu trúc và tính chất từ của hệ mẫu bột nano LaFeO3 pha tạp Y, Nd ........ 106 4.2.1. Mẫu bột nano LaFeO3 pha tạp Nd, Y được chế tạo bằng phương pháp sol-gel, phương pháp đồng kết tủa và phương pháp nghiền năng lượng cao ................. 106 4.2.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu nano LaFeO3; La1-xYxFeO3 và La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng phương pháp sol -gel ......................................................................... 110 4.2.3. Tính chất từ của nano LaFeO3 và hệ nano La1-xYxFeO3 và La1-xNdxFeO3 Demo Version - Select.Pdf SDK được chế tạo bằng phương pháp sol – gel ........................................................ 117 4.3. Khả năng ứng dụng của vật liệu nano La1-xYxFeO3 và La1-xNdxFeO3 ........ 123 4.3.1. Ứng dụng vật liệu nano LaFeO3 pha tạp Y, Nd chế tạo cảm biến (sensor) nhạy hơi cồn (ethanol) ..................................................................................... 123 4.3.2. Khả năng ứng dụng vật liệu nano LaFeO3 chế tạo vật liệu multiferroic perovskite ........................................................................................................ 129 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ................................................................................ 135 KẾT LUẬN CHUNG ...................................................................................... 137 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .................................................................................. 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 141 3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Việt GMR Hiệu ứng từ điện trở khổng lồ CMCE Hiệu ứng từ nhiệt lớn DE Tương tác trao đổi kép SE Tương tác siêu trao đổi MR Từ điện trở CMR Hiệu ứng từ trở siêu khổng lồ MCE Hiệu ứng từ nhiệt GMCE Từ nhiệt khổng lồ TE Hiệu ứng nhiệt điện FC Làm lạnh có từ trường ZFC Làm lạnh không có từ trường HEM Nghiền cơ năng lượng cao Demo DSC Version -Phương Select.Pdf SDKtích nhiệt vi sai pháp phân TGA Phân tích nhiệt trọng lượng VSM Từ kế mẫu rung VSM FTIR Phổ hồng ngoại SQUID Từ kế SQUID DM Tương tác Dzyaloshinsky-Moriya NHH Mô hình lân cận gần nhất Z Hệ số phẩm chất S Hệ số Seebeck PF Hệ số công suất nhiệt điện 4
BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT Tiếng Anh Tiếng Việt Gaint Magneto Resistance Hiệu ứng từ điện trở khổng lồ Collosal Magneto Caloric Effect Hiệu ứng từ nhiệt lớn Double Exchange Tương tác trao đổi kép Super Exchange Tương tác siêu trao đổi Doped ion Ion pha tạp Canted antiferromagnetism Trật tự phản sắt từ nghiêng Canted ferromagnetism Trật tự sắt từ nghiêng Magnetoresistance Hiệu ứng từ điện trở Collossal magnetoresistance Hiệu ứng từ trở siêu khổng lồ Magnetocalorific Effect Hiệu ứng từ nhiệt Gaint Magnetocalorific Effect Hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ Thermal Electric Hiệu ứng nhiệt điện Demo Version - Select.Pdf Field Cooling LàmSDK lạnh có từ trường Zero Field Cooling Làm lạnh không có từ trường High Energy Milling Nghiền cơ năng lượng cao Defferential Scanning Callormetry Phương pháp phân tích nhiệt vi sai Thermal Gravity Analysis Phân tích nhiệt trọng lượng Vibriting Sample Magnetometer Từ kế mẫu rung Fourier Transform Infrared Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Spectrophotometer Thermoelectric power factor Hệ số công suất nhiệt điện Self dopping Tự doping Mix-valence Trạng thái hóa trị hỗn hợp Dzyaloshinsky-Moriya Tương tác DM Figure of merit Hệ số phẩm chất 5
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 3.1. Các thông số cấu trúc tinh thể của hệ mẫu Ca1−xYxMnO3 76 (x = 0.0; 0.1; 0.3; 0.5; 0.7) 3.2. Các thông số cấu trúc tinh thể của hệ mẫu Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 77 (y = 0.00; 0.01; 0.03; 0.05) 3.3. Giá trị I, V ứng với mẫu CaMnO3 tại 413K 79 3.4. Giá trị độ dẫn  của CaMnO3 trong khoảng nhiệt độ 80 (2931213)K 3.5. Giá trị Seebeck S của mẫu CaMnO3 tại 293K 80 3.6. Giá trị Seebeck S của CaMnO3 trong khoảng nhiệt độ 81 (2931213)K Demo Version - Select.Pdf SDK 3.7. Giá trị hệ số công suất PF của CaMnO3 trong khoảng nhiệt độ 82 (2931213)K 4.1 Tóm tắt các phương pháp chế tạo và các phép đo trên hệ vật liệu 94 LaFeO3 pha tạp Y, Nd 4.2. Các thông số cấu trúc của hệ mẫu La1-xYxFeO3 chế tạo bằng 96 phương pháp gốm 4.3. Các thông số cấu trúc của hệ mẫu La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng 97 phương pháp gốm 4.4. Kích thước trung bình của hệ mẫu nano La1−xNdxFeO3 chế tạo 117 bằng phương pháp sol - gel 4.5. Kích thước trung bình của hệ mẫu nano La1−xYxFeO3 chế tạo 117 bằng phương pháp sol - gel 4.6. Các thông số từ của LaFeO3 chế tạo bằng phương pháp sol-gel 118 6
và nghiền năng lượng cao 4.7. Hằng số mạng của hệ mẫu (PZT)1-x(LaFeO3)x nung thiêu kết tại 130 0 0 nhiệt độ 1180 C và 1210 C 4.8. Các thông số đường từ trễ của hệ mẫu (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 và 131 (PZT)0.97(LaFeO3)0.03 4.9. Thông số điện trễ của hệ mẫu (PZT); (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 và 133 0 (PZT)0.97(LaFeO3)0.03 thiêu kết tại nhiệt độ 1180 C Demo Version - Select.Pdf SDK 7
DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình Tên hình, đồ thị Trang 1.1. Cấu trúc perovskite lý tưởng (a) và sự sắp xếp của các bát diện 19 trong cấu trúc perovskite lý tưởng (b) 1.2. Trật tự quỹ đạo của các điện tử 3d trong trường tinh thể bát diện 21 1.3. Sơ đồ các mức năng lượng của ion Mn3+ 22 a – Dịch chuyển năng lượng do tương tác lưỡng cực b – Tách mức năng lượng trong trường tinh thể c – Tách mức Jahn – Teller 1.4. Méo mạng Jahn - Teller 24 1.5. Cấu trúc tinh thể của GdFeO3 24 1.6. Sự phụ thuộc tuyến tính của hệ số Seebeck vào nhiệt độ 32 Demo Version - Select.Pdf SDK 1.7. Hệ số phẩm chất của hệ mẫu Sr0.9R0.1TiO3 (R = Y, La, Sm, Gd, 33 Dy) 1.8. Hệ số Seebeck của (a) CaMnO3, (b) Ca0.98La0.02MnO3, (c) 33 Ca0.96La0.04MnO3, (d) Ca0.94La0.06MnO3, (e) Ca0.92La0.08MnO3 1.9. Hệ số công suất của (a) CaMnO3, (b) Ca0.98La0.02MnO3, (c) 33 Ca0.96La0.04MnO3, (d) Ca0.94La0.06MnO3, (e) Ca0.92La0.08MnO3 1.10. Hệ số Seebeck của hệ Ca1-xRxMnO3 35 1.11. Mô hình tương tác trao đổi kép 36 1.12. Trật tự phản sắt từ nghiêng (a); trật tự sắt từ nghiêng (b) 39 1.13. Cơ chế xúc tác của perovskite khi đặt trong môi trường khí có 42 tính oxi hóa (a) và khí có tính khử (b) 1.14. Từ trở (R/R), trở suất () và từ độ M phụ thuộc nhiệt độ của 44 8
màng La0.67Ca0.33MnO3 1.15. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ 45 a - Pr0.7Sr0.04Ca0.26MnO3- b - Pr0.7Sr0.05Ca0.25MnO3- 1.16. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ của mẫu Pr0.7Sr0.04Ca0.26MnO3- 45 ở từ trường 0 (T) và 5 (T) 1.17. Sự thay đổi của entropy từ theo nhiệt độ của hệ mẫu La1- 46 xCdxMnO3 1.18. Sự thay đổi entropy từ theo nhiệt độ của hệ mẫu La0.8A0.2MnO3 46 (A = Ca, Sr, Ba) 1.19. Đường cong FC và ZFC của mẫu GdCo1- xMnxO3 (x  0 5) 48 2.1. Quy trình công nghệ gốm 52 2.2. Một ví dụ Version Demo giản đồ nhiệt của quá trìnhSDK - Select.Pdf nung sơ bộ 54 2.3. Một ví dụ giản đồ nhiệt của quá trình nung thiêu kết 55 2.4. Sơ đồ minh họa các phản ứng xảy ra trong phương pháp Pechini 58 2.5. Qui trình chế tạo mẫu bằng phương pháp sol-gel 59 2.6. Nguyên lý chung của phương pháp nghiền năng lượng 60 2.7. Máy nghiền SPEX 8000 D 60 2.8. Thiết bị phân tích nhiệt vi sai 61 2.9. Thiết bị phân tích cấu trúc tinh thể 62 2.10. Kính hiển vi điện tử quét S-4800 63 2.11. Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 64 2.12. Sơ đồ nguyên lý hệ đo từ kế mẫu rung 66 9
2.13a. Sơ đồ nguyên lý SQUID 66 2.13b. Từ kế SQUID 66 2.14. Sơ đồ nguyên lý phương pháp bốn mũi dò 67 2.15. Sơ đồ khối hệ đo các thông số nhiệt điện 70 2.16. Hình ảnh mẫu gắn cực trên giá đỡ và lò đốt 70 2.17. Hệ đo các thông số nhiệt điện 71 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt (DSC – TGA) của mẫu CaMnO3 (a) và 75 Ca0.9Y0.1 MnO3 (b) 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của Ca1-xYxMnO3 76 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 77 3.4. Ảnh SEM của hệ mẫu Ca1-xYx MnO3 78 3.5. Đồ thị V(I) của mẫu CaMnO3 tại 413K 79 Demo Version - Select.Pdf SDK 3.6. Giá trị độ dẫn  của CaMnO3 trong khoảng nhiệt độ 80 (2931213)K 3.7. Giá trị Seebeck S của CaMnO3 tại 293K 81 3.8. Hệ số Seebeck S của CaMnO3 trong khoảng nhiệt độ 81 (2931213)K 3.9. Hệ số công suất PF của CaMnO3 trong khoảng nhiệt độ 82 (2931213)K 3.10. Độ dẫn điện phụ thuộc nhiệt độ của hệ vật liệu Ca1-xYxMnO3 83 3.11. Hệ số Seebeck phụ thuộc nhiệt độ của hệ vật liệu Ca1-xYxMnO3 84 3.12. Hệ số công suất phụ thuộc nhiệt độ của hệ vật liệu Ca1- 85 xYxMnO3 3.13. Hệ số Seebeck của của hệ mẫu Ca1-xLaxMnO3 86 10
(x = 0; 0.02;0.04; 0.06; 0.08) 3.14. Hệ số Seebeck và hệ số công suất của hệ mẫu Ca1-xYxMnO3 86 3.15 Độ dẫn điện phụ thuộc nhiệt độ của hệ vật liệu Ca0.9Y0.1- 87 yFeyMnO3 3.16. Hệ số Seebeck phụ thuộc nhiệt độ của hệ vật liệu Ca0.9Y0.1- 88 yFeyMnO3 3.17. Hệ số công suất phụ thuộc nhiệt độ của hệ vật liệu 88 Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 3.18. Đường cong từ nhiệt của các mẫu Ca1-xYxMnO3 (x = 0.0; 0.1) 89 3.19. Đường cong từ nhiệt của hệ mẫu Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 90 3.20. Đường cong MZFC(T) của các mẫu Ca0.9Y0.1-yFeyMnO3 90 3.21a. Đường cong MZFC(T) của mẫu Ca0.9Y0.09Fe0.01MnO3 được đo ở 91 các từ trường khác nhau Demo Version - Select.Pdf SDK 3.21b. Đường cong MZFC(T) của mẫu Ca0.9Y0.07Fe0.03MnO3 được đo ở 91 các từ trường khác nhau 4.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu (a):La1-xYxFeO3 (x = 0; 0.15; 96 0.35;0.55; 1) và (b):La1-xNdxFeO3 (x = 0; 0.25; 0.45; 0.55; 1) 4.2. Ảnh SEM của mẫu La1-xYxFeO3 : x=0.00(a); x=0.15(b); x=0.25(c) 97 và La1-xNdxFeO3 : x=0.35(d) chế tạo bằng phương pháp gốm nung thiêu kết tại 12300C 4.3. Đồ thị  (T ) của hệ mẫu La1-xYxFeO3 chế tạo bằng phương pháp 98 gốm ( x = 0.15; 0.25; 0.35; 0.45; 0.55; 1.00) 4.4. Đồ thị  (T ) của hệ mẫu La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng phương 99 pháp gốm ( x = 0; 0.15; 0.25; 0.35; 0.45; 0.55; 1.00 ) 4.5. Đường cong ln (T) của hệ mẫu La1-xYxFeO3 chế tạo bằng phương 100 pháp gốm (x = 0.15 và x = 0.35) 11
4.6. Đường cong ln (T) của hệ mẫu La1-xYxFeO3 chế tạo bằng phương 101 pháp gốm (x = 0.15; 0.45 và 1) 4.7. Đường cong M(H) của các mẫu La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng 103 phương pháp gốm x=0.00 (a); x=0.15 (b); x=0.35(c); x=0.55(d) 4.8. Đường cong M(H) của các mẫu La1-xYxFeO3 chế tạo bằng 103 phương pháp gốm x = 0.15 (a); x = 0.35 (b); x = 0.55(c); x = 1.00(d) 4.9. Đường cong M(H) của mẫu La0.65Y0.35FeO3 chế tạo bằng phương 104 pháp gốm ở các nhiệt độ 5K (a), 100K (b), 200K (c), 300K (d) 4.10. Đường cong M(H) của mẫu La0.45Y0.55FeO3 chế tạo bằng phương 106 pháp gốm ở các nhiệt độ 5K (a), 100K (b), 200K (c), 300K (d) 4.11. Giản đồ phân tích nhiệt DSC-TGA 109 4.12. Phổ FTIR của axit citric (a), gel và LaFeO3 (b) 110 4.13. Demo Cấu Version trúc phân tử của -axit Select.Pdf citric (a) vàSDK gel LaFeO3 (b) 110 4.14. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chế tạo bằng phương pháp sol – 111 0 0 0 gel ở các nhiệt độ nung 300 C, 500 C, 700 C trong 3 giờ 4.15. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chế tạo bằng phương pháp sol - 111 0 gel ở các nhiệt độ nung 500 C trong 3 giờ và 10 giờ 4.16. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chế tạo bằng phương pháp đồng 112 0 0 0 kết tủa ở các nhiệt độ nung 300 C, 500 C, 700 C trong 3 giờ 4.17. Ảnh TEM (a) và SEM (b) của LaFeO3 chế tạo bằng phương 113 pháp sol-gel nung ở 5000C trong 10 giờ 4.18. Ảnh SEM của mẫu LaFeO3 chế tạo bằng phương pháp nghiền 113 năng lượng cao 4.19. Phổ nhiễu xạ X-ray của vật liệu nano La1-xYxFeO3 chế tạo bằng 113 phương pháp sol - gel 12
4.20. Sự phụ thuộc hằng số mạng a vào nồng độ Y pha tạp 113 4.21. Phổ nhiễu xạ X-ray của vật liệu nano La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng 113 phương pháp sol - gel 4.22. Sự phụ thuộc hằng số mạng a vào nồng độ Nd pha tạp 113 4.23. Phổ Raman của hệ mẫu La1-xYxFeO3 : (a) vật liệu nano (b) vật 114 liệu khối 4.24. Ảnh SEM của mẫu La0.85Y0.15FeO3 (a) và La0.8Nd0.2FeO3 (b) chế 116 tạo bằng phương pháp sol - gel 4.25. Đường cong M(T) của LaFeO3 chế tạo bằng phương pháp sol- 117 gel 4.26. Đường cong từ hóa M(H) tại nhiệt độ phòng của mẫu LaFeO3 118 chế tạo bằng phương pháp sol-gel 4.27 Đường cong từ hóa M(H) tại nhiệt độ phòng của mẫu LaFeO3 118 Demo chế Version tạo bằng phương-pháp Select.Pdf SDK nghiền năng lượng 4.28. Đường cong M(H) của mẫu La1-xNdxFeO3 chế tạo bằng phương 119 pháp sol - gel 4.29. Đường cong M(H) của mẫu La1-xYxFeO3 chế tạo bằng phương 120 pháp sol - gel 4.30. Kết quả khớp số liệu đường cong từ hóa M(H) của mẫu nano chế 122 tạo bằng phương pháp sol - gel a) LaFeO3; b) La0.9Nd0.1FeO3; c)La0.85Nd0.15FeO3; d) La0.8Nd0.2FeO3; e) La0.7Y0.3FeO3; f) La0.5Y0.5FeO3 dựa trên hàm Langevin 4.31. Cảm biến nhạy khí sử dụng màng La1-xYxFeO3 và La1-xNdxFeO3 123 4.32. Hệ đo đặc trưng cảm biến 123 4.33. Sơ đồ lấy tín hiệu của cảm biến 123 4.34a. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ của hệ cảm biến La1−xYxFeO3 trong 124 13
không khí 4.34b. Độ dẫn phụ thuộc nhiệt độcủa hệ vật liệu La1−xYxFeO3 124 4.34c. Độ dẫn theo mô hình Arrhenius của hệ vật liệu La1−xYxFeO3 125 4.34d. Đồ thị hồi đáp điện trở của cảm biến La0.9Y0.1FeO3 khi có nồng 125 0 độ cồn 0.25mg/L tại 240 C 4.35a. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ của hệ cảm biến La1−xNdxFeO3 trong 125 không khí 4.35b. Độ dẫn phụ thuộc nhiệt độ của hệ vật liệu La1−xNdxFeO3 125 4.35c. Độ dẫn theo mô hình Arrhenius của hệ vật liệu La1−xNdxFeO3 125 4.35d. Đồ thị hồi đáp điện trở của cảm biến La0.9Nd0.1FeO3 khi có nồng 125 0 độ cồn 0.25mg/L tại 220 C 3.36a. Độ nhạy phụ thuộc nhiệt độ của hệ cảm biến La1−x YxFeO3 tại 127 nồng độ cồn 0.25 mg/L Demo Version - Select.Pdf SDK 4.36b. Độ nhạy phụ thuộc nồng độ cồn của hệ cảm biến La1−xYxFeO3 127 0 tại 240 C 4.37a. Độ nhạy phụ thuộc nhiệt độ của hệ cảm biến La1−xNdxFeO3 tại 127 nồng độ cồn 0.25 mg/L 4.37b. Độ nhạy phụ thuộc nồng độ cồn của hệ cảm biến La1−xNdxFeO3 127 tại 2200C 4.38. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu (PZT)1-x(LaFeO3)x thiêu kết tại 129 nhiệt độ 11800C (a) và 12100C (b) 4.39 Ảnh SEM của các mẫu (a) PZT; (b) (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 và (c) 131 0 (PZT)0.97(LaFeO3)0.03 thiêu kết tại 1180 C 4.40 Ảnh SEM của các mẫu (a) PZT; (b) (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 và (c) 131 0 (PZT)0.97(LaFeO3)0.03 thiêu kết tại 1210 C 14
4.41. Đường từ trễ của mẫu (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 và 132 0 (PZT)0.97(LaFeO3)0.03 thiêu kết tại 1210 C 4.42 Đường M(T) của mẫu PZT(a) và (PZT)0.99(LaFeO3)0.01(b) và 132 0 (PZT)0.97(LaFeO3)0.03(c) nung thiêu kết tại nhiệt độ 1210 C 4.43. Đường điện trễ P(E) của mẫu PZT (a) và (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 134 (b) (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 (c) và (PZT)0.97(LaFeO3)0.03 (d) ở nhiệt độ 11800C và 12100C 4.44. Phổ cộng hưởng của hai mẫu PZT và (PZT)0.99(LaFeO3)0.01 135 Demo Version - Select.Pdf SDK 15
MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu mới cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã mở ra những ứng dụng to lớn của ngành Khoa học Vật liệu trong đời sống. Một trong những vật liệu thể hiện các tính chất điện, từ và các hiệu ứng vật lý lý thú được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới cũng như trong nước đó là vật liệu có cấu trúc perovskite. Từ lâu, người ta đã biết đến hợp chất perovskite với cấu trúc ABO3 như một vật liệu có hằng số điện môi cao, tính sắt điện mạnh (BaTiO3, PZT,...). Gần đây, người ta lại chú ý đến các perovskite trong đó vị trí A là các nguyên tố đất hiếm và vị trí B là các kim loại chuyển tiếp như LnCoO3, LnMnO3, LnFeO3..., khi một phần ion Ln (nguyên tố đất hiếm) hoặc Mn, Co được thay thế bằng các ion có hóa trị thấp hơn hay cao hơn thì trong chúng xuất hiện trạng thái hỗn hợp hóa trị (Mn 3+/Mn4+, Co3+/Co4+ hay Fe3+/Fe4+), cấu trúc bị sai lệch, dẫn đến xuất hiện một số hiệu ứng vật lý quan trọng như: hiệu ứng từ điện trở khổng lồ (Gaint Magneto Resistance – GMR), từ nhiệt lớn (Collosal Magneto Caloric Effect – CMCE); hứa hẹn nhiều ứng dụng trong ngành Demo Version - Select.Pdf SDK điện tử, thông tin, vô tuyến viễn thông, làm lạnh từ không gây ô nhiễm. Bên cạnh đó, các vật liệu perovskite biến tính, ngoài hai hiệu ứng kể trên, còn thể hiện hiệu ứng nhiệt điện. Việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới, sạch, thân thiện với môi truờng, đáp ứng cho nhu cầu sử dụng năng lượng là vấn đề cấp thiết hiện nay. Trong xu hướng tìm các nguồn năng lượng sạch thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt dần như sử dụng sức gió (máy phát điện sức gió), sức nước (thủy điện lớn, nhỏ), sức nóng mặt trời (pin mặt trời); người ta đã chú ý đến việc sử dụng các nguồn nhiệt dư thừa trong công nghiệp (luyện kim, hóa chất…) bằng quá trình vật lý chuyển năng lượng nhiệt thành năng lượng điện nhờ vật liệu có hiệu ứng nhiệt điện cao, trên cơ sở đó nghiên cứu xây dựng các trạm phát điện, các điện cực sử dụng ở nhiệt độ rất cao (hàng ngàn độ C)… Một trong các loại vật liệu nhiệt điện đó là vật liệu có cấu trúc perovskite nền CaMnO3, LaFeO3 được biến tính khi thay thế một phần ion Ca2+, ion Mn4+ bằng các ion khác như ion nguyên tố đất hiếm (La, Y, Nd, Pr,...), nguyên tố kim loại chuyển tiếp (Fe, Ni, Co,...). Các ion 16