Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Luận văn ThS. Vật lý chất rắn -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2011
Giới thiệu vật liệu Multiferroic vật liệu Perovskite sắt điện, sắt từ. Tìm hiểu phương pháp chế tạo mẫu và các phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của vật liệu chế tạo được. Trình bày những kết quả chế tạo mẫu, nghiên cứu cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của mẫu đã chế tạo và đưa ra những nhận xét, giải thích kết quả
Chƣơng 1. VẬT LIỆU MULTIFERROIC - VẬT LIỆU PEROVSKITE
SẮT ĐIỆN, SẮT TỪ ............................................................................................ 5
1.1. Vài nét về vật liệu Multiferroic ....................................................................... 5
1.2. Vật liệu perovskite ABO3 thuần .................................................................... 18
1.2.1. Vật liệu ABO3 biến tính, vật liệu perovskite sắt từ .................................... 19
1.2.2. Vật liệu Perovskite sắt điện.. ...................................................................... 19
1.2.3. Các tính chất của sắt điện ........................................................................... 20
1.2.4. Vật liệu sắt điện PZT .................................................................................. 22
1.3. Vật liệu orthoferrite (Perovskite LaFeO3) ..................................................... 23
Chƣơng 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM..................................... 24
2.1. Chế tạo mẫu ................................................................................................... 24
2.2. Khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi và tính chất điện, từ ...................... 24
2.2.1. Phân tích cấu trúc tinh thể .......................................................................... 24
2.2.2. Khảo sát cấu trúc tế vi ................................................................................ 25
2.2.3. Khảo sát tính chất từ ................................................................................... 26
2.2.4. Khảo sát tính chất điện ............................................................................... 26
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 27
3.1. Chế tạo mẫu ................................................................................................... 27
3.1.1. Chế tạo mẫu bột nanô LaFeO3 bằng phương pháp sol-gel......................... 27
3.1.2. Chế tạo mẫu (PZT) ..................................................................................... 28
3.1.3. Chế tạo mẫu composite (PZT)1-x(LaFeO3)x................................................ 28
3.2. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 30
3.2.1. Nghiên cứu cấu trúc tinh thể và cấu trúc tế vi............................................ 30
3.2.1.1. Cấu trúc tinh thể của nano LaFeO3 ......................................................... 30
3.2.1.2. Cấu trúc tinh thể của mẫu (PZT)0.99 (LaFeO3)0.01 và
(PZT)0.97(LaFeO3)0.03 ............................................................................................ 32
3.3. Cấu trúc tế vi của LaFeO3 và các mẫu (PZT)0.99 (LaFeO3)0.01;
(PZT)0.97 (LaFeO3)0.03 ........................................................................................... 34
3.3.1. Cấu trúc tế vi của mẫu LaFeO3 chế tạo bằng phương pháp sol-gel ........... 34
3.3.2. Cấu trúc tế vi của mẫu (PZT)0.99 (LaFeO3)0.01 và (PZT)0.97 (LaFeO3)0.03
chế tạo bằng phương pháp gốm............................................................................ 35
3.4. Tính chất sắt từ .............................................................................................. 36
3.4.1. Đường cong M(T) và M(H) của mẫu nano-LaFeO3 chế tạo bằng
phương pháp sol-gel ............................................................................................. 36
3.4.2. Tính chất sắt từ của các mẫu composite chế tạo (PZT)1-x(LaFeO3)x.......... 37
3.4.3. Đường cong M(T) của các mẫu composite chế tạo (PZT)1-x(LaFeO3)x ..... 38
3.5. Tính chất sắt điện........................................................................................... 39
3.5.1. Đường cong điện trễ của các mẫu PZT và (PZT)1-x(LaFeO3)x................... 39
3.5.2. Sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số điện môi  ' và  '' ............................... 42
3.5.3. Sự phụ thuộc tần số của  'và  '' ................................................................ 42
3.6. Tính liên kết sắt điện - sắt từ trong composite Multiferroic.......................... 43
KẾT LUẬN.......................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 47
PHỤ LỤC............................................................................................................. 48
MỞ ĐẦU
Vật liệu perovskite ABO3 thuần được phát hiện rất sớm từ đầu thế kỷ
19, perovskite thuần được biết đến như là một chất điện môi, có hằng số điện
môi lớn và một số trong đó có tính sắt điện, áp điện, như BaTiO3. Vật liệu có
cấu trúc perovskite đặc trưng ABO3, trong đó A là cation có bán kính lớn
định xứ tại các nút (đỉnh), B là các cation có bán kính nhỏ định xứ tại tâm của
hình lập phương. Từ những năm cuối thế kỷ 20, người ta phát hiện ra rằng,
khi vật liệu perovskite được biến tính, nghĩa là khi một phần ion ở vị trí A
hay B được thay thế bằng các ion kim loại có hoá trị khác, thường là các
cation kim loại đất hiếm (La, Nd, Pr…) hay kim loại chuyển tiếp (Fe, Mn,
Ni, Co…) thì nó xuất hiện các hiệu ứng vật lý lý thú và hứa hẹn nhiều ứng
dụng giá trị trong công nghiệp điện tử, viễn thông, như hiệu ứng từ trở khổng
lồ (CMR), hiệu ứng từ nhiệt lớn (CMCE), hiệu ứng nhiệt điện lớn ở
nhiệt độ cao (HTME).
Trong những năm gần đây việc tổ hợp hai tính chất sắt điện và sắt từ trên
cùng một loại vật liệu (Vật liệu Multiferroic) đang là một hướng nghiên cứu
mới trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Vật liệu đó có thể được sử dụng để
chế tạo: thiết bị cộng hưởng sắt từ điều khiển bởi điện trường, bộ chuyển đổi
với module áp điện có tính chất từ, linh kiện nhớ nhiều trạng thái, hơn nữa
với việc tồn tại cả hai trạng thái sắt điện và sắt từ trong cùng một loại vật
liệu có ứng dụng trong việc làm máy phát, máy truyền và lưu dữ liệu.
Thực chất, vật liệu multiferroics là một dạng vật liệu tổ hợp mà điển
hình là tổ hợp các tính chất sắt điện-sắt từ, do đó vật liệu ở dạng khối được
ứng dụng làm các cảm biến đo từ trường xoay chiều với độ nhạy cao, các
thiết bị phát siêu âm điều chỉnh điện từ, hay các bộ lọc, các bộ dao động hoặc
bộ dịch pha mà ở đó các tính chất cộng hưởng từ (sắt từ, feri từ, phản sắt từ...)
được điều khiển bởi điện trường thay vì từ trường.
Đối với các vật liệu dạng màng mỏng, các thông số trật tự liên kết sắt
điện và sắt từ có thể khai thác để phát triển các linh kiện spintronics (ví dụ
như các cảm biến TMR, hay spin valve... với các chức năng được điều khiển
bằng điện trường. Một linh kiện TMR điển hình kiểu này chứa 2 lớp vật liệu
sắt từ, ngăn cách bởi một lớp rào thế (dày cỡ 2 nm) là vật liệu multiferroics.
Khi dòng điện tử phân cực spin truyền qua hàng rào thế, nó sẽ bị điều khiển
bởi điện trường và do đó hiệu ứng từ điện trở của hệ màng sẽ có thể được
điều khiển bằng điện trường thay vì từ trường. Những linh kiện kiểu này sẽ
rất hữu ích cho việc tạo ra các phần tử nhớ nhiều trạng thái, mà ở đó dữ liệu
có thể được lưu trữ bởi cả độ phân cực điện và từ.
Chính vì vậy tui chọn đề tài “Chế tạo và nghiên cứu vật liệu
Multiferroic (LaFeO3-PZT)” làm đề tài cho luận văn với mong muốn được
hiểu biết về loại vật liệu mới này.
Nội dụng chính của bản luận văn gồm:
- Mở đầu.
- Chương 1. Vật liệu Multiferroic vật liệu Perovskite sắt điện, sắt từ..
- Chương 2. Các phương pháp thực nghiệm.
Trình bày phương pháp chế tạo mẫu và các phương pháp khảo sát cấu trúc
tinh thể, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của vật liệu chế tạo được.
- Chương 3. Kết quả và thảo luận.
Trình bày những kết quả chế tạo mẫu, nghiên cứu cấu trúc tinh thể, cấu trúc
tế vi, tính chất điện và tính chất từ của mẫu đã chế tạo và đưa ra những nhận
xét, giải thích kết quả.
- Kết luận.
Tóm tắt các kết quả đạt được của luận văn.
- Tài liệu tham khảo.
- Phụ lục.
Chƣơng 1. VẬT LIỆU MULTIFERROIC
VẬT LIỆU PEROVSKITE SẮT ĐIỆN, SẮT TỪ.
1.1. Vài nét về vật liệu Multiferroics.
1.1.1. Lịch sử và một số hiểu biết về vật liệu Multiferroic [3, 4]
Các vật liệu từ và điện có tầm quan trọng trong kỹ thuật hiện đại. Thí
dụ, vật liệu sắt điện (vật liệu có phân cực điện tự phát, nó có thể được thay


5ab99e82eC41VKN

---