ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG 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
TRƯỜNG 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
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ THU HƯƠNG
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-xBaxMnO3Error! Bookm
1.1. Cấu trúc tinh thể của perovskite ................... Error! Bookmark not defined.
1.2. Tính chất của vật liệu perovskite ................. Error! Bookmark not defined.
1.3. Sự tách mức năng lƣợng trong trƣờng tinh thể bát diệnError! Bookmark not defined.
1.4. Hiệu ứng méo mạng Jahn-Teller .................. Error! Bookmark not defined.
1.5. Tƣơng tác trao đổi ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.5.1. Tƣơng tác siêu trao đổi ...................... Error! Bookmark not defined.
1.5.2. Tƣơng tác trao đổi kép ....................... Error! Bookmark not defined.
1.5.3. Sự cạnh tranh giữa hai loại tƣơng tác trong vật liệu manganite pha tạp.Error! Bookm
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ... Error! Bookmark not defined.
2.1. Chế tạo mẫu ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2. Các phép đo khảo sát tính chất cấu trúc và tính chất từ:Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) ........... Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Phép đo hiển vi điện tử quét (SEM) ... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Phép đo tính chất từ: .......................... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............ Error! Bookmark not defined.
3.1. Hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd) .................. Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Tính chất cấu trúc của hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd)Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Tính chất từ của hệ REMnO3 (RE = La, Pr, Nd)Error! Bookmark not defined.
3.2. Hệ (La0,5Pr0,5)1-xBaxMnO3 .......................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Tính chất cấu trúc của hệ (La0,5Pr0,5)1-xBaxMnO3Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Tính chất từ của hệ (La0,5Pr0,5)1-xBaxMnO3Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN ............................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 3
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) ....................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.2. Các quỹ đạo eg của các điện tử 3d trong trƣờng tinh thể bát diện. ... Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.3. Các quỹ đạo t2g của các điện tử 3d trong trƣờng tinh thể bát diện .... Error!
Bookmark not defined.
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 ............ Error! Bookmark not defined.
Hình 1.5. Méo mạng Jahn - Teller kiểu 1(a) và kiểu 2(b).Error! Bookmark not
defined.
Hình 1.6. Mô hình tƣơng tác siêu trao đổi. ............... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.7. Tƣơng tác „„trao đổi kép‟‟ giữa 2 cation Mn3+ và Mn4+ với anion O2- trung
tâm. ............................................................................ Error! Bookmark not defined.
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. ..................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.9. Cấu trúc a) lập phƣơng và b) orthorhombicError! Bookmark not
defined.
Hình 2.1. Giản đồ nung các mẫu REMnO3 và (RE)1-xBaxMnO3.Error! Bookmark
not defined.
Hình 2.2. Hiện tƣợng nhiễu xạ tia X trên tinh thể. .... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.3. Hệ nhiễu xạ kế tia X Bruker D5005. ......... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hiển vi điện tử quét (SEM)
................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo của hệ đo từ kế mẫu rung ... Error! Bookmark not defined.