ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠĨ h ọ c k h o a h ọ c Tự NHIÊN
• • • •
*********
TÊN ĐÈ TÀI :
CẠNH TRANH TƯƠNG TÁC VÀ s ự NHẢY ĐIỆN TỬ
TRONG MỘT SỐ HỢP CHẤT PEROVSKITE
MÃ SÓ: QT-09-10
CHỦ TRÌ ĐÈ T À I :
GS.TS. NGUYẺN HUY SINH
ewh0couocgiaha7c 7
TRỤNỌJAMJHỔNGJỊỊ1 ỊH ĨM ^
Ũ Ũ 0 Ế Ũ 00006Ê
HÀ NỘI - 2009
ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
• • • •
*********
TÊN ĐÈ TÀI:
CẠNH TRANH TƯƠNG TÁC VÀ s ự NHẢY ĐIỆN TỬ
TRONG MỘT SÓ HỢP CHẤT PEROVSKITE
MÃ SỎ: QT-09-10
CHỦ TRÌ ĐẺ T À I: GS.TS. NGUYÈN HUY SINH
CÁC CÁN B ộ THAM GIA:
1. TS. NGUYỄN ANH TUÁN
2. NCV. TRÀN ĐÌNH THỌ
3. NCS. v ủ VĂN KHẢI
4. HVCH. NGÔ THANH TÂM
5. HVCH. NGUYỄN MINH THÚY
HÀ NỘI - 2009
Mục lục

Phần 3: Kết luận
Cuối cùng là tài liệu tham khảo. Những minh chứng cho kểt quả trong
quá trình thực hiện đề tài được trình bày trong phụ lục.
Phần l .Tồng quan
Các hợp chất mangan gốc không pha tạp như LaMn0 3, PrMn03 và
NdMn03 là những chất điện môi ở mọi nhiệt độ và có ký hiệu chung là ABO3 .
Ví dụ như trong LaMn03 khe quang học chỉ cỡ 1,1 ev. Các oxit này chịu sự
chuyển pha phản sắt từ (AFM) ở nhiệt độ Neel với TN « 150K. Trật tự AFM
này thuộc loại A, ở loại này các lớp sắp xếp sắt từ là các cặp phản sắt từ. Bản
chất điện môi của các hợp chất gốc như là tương tác từ dị hướng liên quan đến
cấu trúc của chúng trong sự méo Jahn-Teller (JT) xung quanh các lon Mn3+.
Khi các chất điện môi được pha tạp lỗ trống (ví dụ La) được thay thế một
phân băng các ion hóa trị 2 thì các ion Mn4+ làm giảm sự méo JT tập thể. cấu
3 A
a B
3 o
(a)
_
r
Hình I: Câu trúc cơ sở của Perovskite ABO3 ( LaMnOỷ
7
trúc đóng vai trò quyết đinh trong việc xác định các tính chất từ và các tính chất
chuyển của các oxit này.
Có hai loại méo JT đặc trưng làm ảnh hưởng đến cấu trúc perovskite của
các manganate:
Thứ nhất là sự tồn tại
nghiêng tập thể của bát diện
MnOõ} đó là sự tạo thành cơ
bản ở dưới 1000K. Sự méo
này là hệ quả của việc thay

X
lon Mn tự do a b c
Hình 2: Sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mnu :
a: Dịch chuyển năng lượng do tương tác dipole
b: Tách mức năng lượng trong trường tinh thể
c: Tách mức Jahn - Teller.
8
tương tác ứao đổi củanguyên tử lân cận gần nhất ( J”) đó là loại AFM Với
Jtoui = 2JC+8Jcn ~ 19meV. Giá trị này gần bằng giá trị kBTN của vật liệu. Tương
tác trao đổi FM ( ) và AFM (Jtotal) dẫn đến trật tự AFM loại A trong các vật
liệu này. Khi pha tạp, cấu trúc thay đổi dọc theo trật tự từ.
Phần 2. Nội dung nghiên cứu về “ Sự nhảy điện tử và cạnh tranh tương
tác trong hợp chất perovskite- manganate”
Các hợp chất mangan pha tạp lỗ trống LaMnƠ3 có tỉ phần nhỏ Mn4* (cỡ
> 5%). Để trở thành trật tự AFM ở những nhiệt độ thấp (TN « 150K). Khi La3+
trong LaMn03 được thay thế bằng các cation 2+ như trong hợp chất Lai.
xAxMnƠ3 (A = Ca, Sr, Ba) thì tỉ phẩn Mn4+ tăng lên và sự méo orthorhombic
giảm đi, vật liệu sẽ trở thành sắt từ (FM) với nhiệt độ chuyển pha Curie (Tc) ở
giá trị (x) xác định và là kim loại ở dưới T < Tc. Mômen từ bão hòa cỡ 3,8 |iB,
giá trị này gần đúng với giá trị ước tính bằng lý thuyết trên cơ sở các momen từ
chỉ có Spin định xứ. Điều này cho biết rằng các điện tử dẫn là hoàn toàn phân
cực Spin. Đại lượng đặc trưng cho tán xạ Neutron trên hợp chất
La0 67Ca0 33M11O3 là hàng số D đã được xác định « 150 - 170 meVẦ. Mô hình
Heisenberg đơn giản tiên đoán giá trị của D cỡ 1 8 -2 0 meVA và Tc cao, nàm
trong khoảng 900 - 1000K. Điều này đưa đến nhận xét là sự méo mạng có thể
sinh ra từ sự giảm Tc đến dưới 400K. Ở dưới nhiệt độ Tc, các manganat biểu
hiện độ dẫn giống như kim loại. H.2 minh họa sự xuất hiện trạng thái FM và sự
chuyển pha từ trạng thái kim loại sang điện môi như thế nào xung quanh Tc.
Sự quan sát đồng thời về biểu hiện electron tập thể và FM trong các
mangannat được giải thích theo cơ chế tương tác trao đổi kép Zener (DE). Quá

cường độ dẫn điện để tạo nên liên kết FM. Có thể cho rằng ở đây tương tác trao
đổi intra - nguyên tử (J) là lớn so với tích phân trao đôi tjj giữa hai vị trí Mn.
Hệ thức giữa độ dẫn điện và FM theo cơ chế DE như giả định ban đầu
của Zener nhận được như sau:
Độ lớn của năng lượng trao đổi là E:
_ hv m
(1)
2
ở đây V là tần số giao động của e' giữa hai vị trí Mn. Hệ số khuếch tán
cho ion Mn4+ được định nghĩa là:
D - £ (2)
h
Với a là tham số mạng. Sử dụng phương trình Enstein liên quan đến độ
dẫn ơ và D, ơ = ne ^ với n là số ion Mn4+ ttên một đon vị thể tích ta nhận
kBT
được:
ơ = " (3)
ahkgT
Ở đây X là tỉ phần các ion Mn4+ trong Lai.xAxM n03. Do nhiệt độ curie
FM (Tc) liên quan đến năng lượng trao đổi theo hệ thức gần đúng, 8 « kBT nên:
X62 T
(4)
ah T
Phương trình (4) biểu diễn sự liên quan giữa độ dẫn điện với Tc và tỉ
phần các ion Mn4+. Do vậy chúng tôi dự đoán ràng chuyển pha kim loại - điện
môi trong các manganat sẽ xuất hiện ở Tc. Tương tác trao đổi (DE) có tác động
mạnh đến các thông số cấu trúc cũng như góc Mn-O-Mn hoặc tích phân truyền
Mn-Mn.
Các điện tử tịg của ion Mn3+ định xứ trên vị trí Mn làm tăng spin định xứ
đên 3/2, nhưng trạng thái eg sẽ là lai hóa với trạng thái oxy 2p, nó có thê trớ

X = 0,3 là hoàn toàn FM trong khi đó các thành phần X > 0,5 lạ i là AFM.
11
350
300
250
s 200
ISO
100
so
0
0,0 0,1 0,2 03 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
DC
Hình 5. Giản đồ pha cùa hệ LaỊ.ICa1M n03
Sự chuyển trạng thái AFM trong các hợp chất Lai_xAxMn03 là hoàn
toàn rõ nét như h.3 mô tả. Mặc dù các maganat có X > 0,5 có bản chat AFM,
những cluster FM Mn3+-0-Mn4+ sẽ hiện diện trong giữa AFM h.3(a,b) minh
họa các tính chất điện và từ của các họfp chất Lai_xCaxMn03 và Lai.xSrxM n03
thay đổi theo thành phần. Các giản đồ pha ở đây cho biết các tính chất và hiện
tượng của các họp chất này.
Thông thường vật liệu là kim loại - FM ở dưới nhiệt độ Tc. Khi 0,2 < X <
0,5 nó trở thành điện môi thuận từỷơ nhiệt độ T > Tc. Trong một vùng hẹp (x <
0,2) có trạng thái điện môi AFM spin nghiêng (CSI) hoặc trạng thái FM điện
môi. Trật tự điện tích cũng có thể xuất hiện trong vùng này nhưng thông thường
horn là trong vùng 0,3 < X < 0,7. Khi X > 0,5 thì các vật liệu thường là AFM
điện môi trờ thành thuận từ kim loại hoặc điện môi ở trên TN. cần lưu ý rằng
CaMnOí và SrMn03 (x = 0,1) là các chat AFM điện môi. Sự mở rộng vùng sắt
từ kim ỉoại phụ thuộc vào vị trí cation A, vùng này sẽ lớn hơn khi A = Sr so với
khi A = Ca. Như vậy nhiều hợp chất manganat có biểu hiện trật tự điện tích,bản
chất của nó phụ thuộc vào kích thước của cation A.
Trong hợp chất LaMnƠ3, La là nguyên tố có thể thay thế bằng các ion

La và Mn. Theo đó, LaMn03 có thể biểu diễn như là Lai.ơ Mni.ơ 0 3 . Neu
lượng Mn4+ trong LaMn03 là 33% thì công thức xấp xỉ sẽ là La094sMii0 945O3,
LaMnOj trở thành rhombohedral và khi nồng độ Mn + tăng lên do các điều kiện
hóa học hoặc phụ gia thì sẽ trở thành giả lập phương.
£
± - é '
<t>
/
&>
;à>
a) b)
c)
Cấu trúc phản sắt từ kiểu A Cấu trúc phản sắt từ kiểu G Cấu trúc sắt từ của vật liêu
của hợp chất LaMnO, của hợp chất CaMn03 La^Ca^MnO-, (0,2 < X < 0,5)
Hình 6. Một số loại cấu trúc từ của hợp chất LahlCayMnO j (x = 0-1)
13
Sự tạo thành Mn4+ ứong LaMnOj đưa đến sự gia tăng thừa sổ dung hạn t,
bởi vì bán kính các ion Mn4+ nhỏ hom. Đối với ơ = 0,002 (24%Mn4+), thì t > 0,9
và chuyển pha xuất hiện chuyển từ cấu trúc orthorhombic sang rhombohedral.
Các hợp chất La^cyMnOj biểu hiện từ tính và chuyển pha kim loại - điện môi
lên đến giá trị ơ = 0,3 nhưng các hợp chất LaMni_ơ 0 3 lại chỉ lên đến giá trị
ơ' = 0,05 mà thôi.
Do sự hiện diện của cỡ 30% Mn4+ là bản chất của từ tính và chuyển pha
kim loại - điện môi, nên cần phải xác định nồng độ Mn4+ độc lập bằng Fe (II)
sulphate + KM11O4. Có thể đưa đến một chút nhầm lẫn nếu giả thiết ràng nồng
độ Mn4+ được công bố đơn giản theo công thức Lai_xAxMn
0 3, do đó nó có thể
thay đổi theo các phương pháp và điều kiện chế tạo mẫu. Rõ ràng là Mn4+ đóng
vai trò quyết định trong vật liệu này. Điều đó chứng minh cho tương tác DE cần
thiết đổi với các biểu hiện kim loại và từ tính và nó cũng giúp cho sự dịch

No.l, (1999-1) 533-537.
4. c. Zener. Interaction Between the d Shells in the Transition Metals.
Physical Review. Vol.81, N0.4, (1951) 440 - 444.
5. Tulika Maitra and A. Taraphder. Magnetic, orbital, and charge ordering
in the electron-doped maganites. Physical Review B.Vol.68, No. 174416,
(2003) 1 - 14.
6. V. K. Pecharsky and K. A. Gschneidner, Jr. Magnetocaloric effect from
indirect measurements: Magnetization and heat capacity. Journal of
Applied Physics Vol.86, No.l, (1999-7) 565 - 575.
7. c . N. Rao and B. Raveau. Colossal magnetoresistance, charge ordering
and related properties o f manganese oxides. Wold scientific Publishing
Co. Pte. Ltd, (1998).
ĐAI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘt_
TRUNG TÁM THONG TIN ĨHƯ VIỆN
C 0 0 6 0 0 0 0 Ổ 6 b
15
Phụ lục
Bản photocopy bìa các luận án tiến sĩ, bìa luận văn thạc sĩ, bìa khóa luận
tốt nghiệp đại học được thực hiện theo hướng đề tài.
o • I ■ • • •• o
Bản photocopy các bài báo, bìa và mục lục Tạp chí khoa học đã công bố.
25
ĐẠI HỌC QUÕC GIA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA V ỆT NAM
RƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Số: XẬẰ /QĐ - SĐH Hà Nội, ngày& i thángJZ. năm
2003
QUYẾT ĐỊNH
Về việc điều chỉnh tên đề tài luận án tiến sĩ
HIỆU TRƯ ỞNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự N HIÊN
- Căn cứ Quy định vê tổ chức và hoạt động của Đại học Quốc gia Hà Nội được

GIÁM ĐÓC ĐẠI HỌC Q l ò c GIA HÀ NỘI
Căn cư Nohị định số 07/2001 TnĐ-CP nsàv 01/02/2001 cua Chính phù về
Đại học Quốc sia:
Căn cứ vào Quy chế Tổ chức và Hoạt động cùa Đại học Quổc eia được ban hành
theo Quyết định sổ 16/2001/QĐ-TTg ngày 12/02/2001 của Thù tướna Chính phù;
Căn cứ Hướng dẫn sổ 973/KHCN neàv 19/3/2007 của Giám đốc Đại học
Quốc gia Hà Nội về “Quản lý các đề tài khoa học và công nghệ ớ Đại học Quôc gia
Hà N ội’':
Căn cứ công văn sổ 657/KHCN ngày 15/3/2010 cùa Hiệu trươna Trường Đại
học Khoa học Tự nhiên về việc đề nghị phê duvệt hội đône nghiệm thu đê tài:
Xét đề nahị cùa ône Trưởng Ban Khoa học Công nghệ.
Điều 1. Thành lập Hội đồng khoa học đánh giá nshiẽm thu đề tài
ĐHỌGHN, mã số QT.09.10 “Cạnh tranh tương tác và sự nhảy điện tử trong một
số hợp chất Perovskite” do GS. TS. Nguyễn Huy Sinh, Trườna Đại học Khoa
học Tự nhiên chù trì. Hội đồng gồm 7 thành viên (có danh sách kèm theo).
Điều 2. Hội đồng có nhiệm vụ đánh siá, kết luận để nshiệm thu kết quả
nghiên cứu cùa đề tài và tự giải thê sau khi hoàn thành nhiệm vụ.
Điều 3. Chánh Vãn phòng, Trường Ban Khoa học Công nghệ. Hiệu trường
Trườns Đại học Khoa học Tự nhiên và các thành viên tron° HÔI đồna có trách
nhiệm thi hành quyêt định này./
QUYÉT ĐỊNH :
Nơi nhận:
- Như Điều 3,
- Chú nhiệ m đè U I.
- Lưu VT. kHCN
ị ■
/
GSl, ũ M inh Giang
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
KHOA: VẬT LÝ
-—0O0-—
Trịnh Thị Châm
NHIỆT Đ ộ TUYỆT ĐÓI VÀ PHÉP ĐO NHIỆT ĐỘ
• • • é •
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QƯY
Ngành: Vật lý Nhiệt độ thấp
Cán bộ hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Huy Sinh
Hà Nội-2009
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
KHOA VẬT LÝ
Đào Thị Hòa
HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT TRONG HỆ HỢP CHẤT
• • » •
PEROVSKITE Lal xCaxM n03
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Ngành: Vật lý
Giáo viên hướng dẫn: GS. TS. Nguyễn Huy Sinh
Hà Nội-2009
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
KHOA: VẬT LÝ
— 0O0—
NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC
TÌM HIỂU VỀ TỪ TRỞ VÀ THựC HÀNH ĐO TỪ
TRỞ CỦA HỢP CHẤT La^Pb^M n^íXOa TRONG
VÙNG TỪ TRƯỜNG THAP
KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

BÁO CÁO TÒM TẮT
HÔI NGHỊ KHOA HỌC SINH VIÊN
m m m
NĂM 2009
ÔI, THÁNG 5 - 2009
J r t i f t f t i j ' O i i t ft fl i- j U i m t
7 «
n i l i t’l l
^H‘ôì litjJti yUlflii hot Ait lit vttti
I t
tun 200Ọ
KHOA VẬTLÝ
(29 báo cáo)
1. Anh hưởng cùa AI thay the Ga trong họp kim N iiMnG a

14
Sinh viên: Nguyền Thanh Nghị, Nguyễn Hoàng Tuấn, Mun Thị Kiểu Yen, B2- K50
Giúu viên hướng dẫn: PGS TS Lưu Tuấn Tài
2. Ảnh hường của chế độ công nghê đến tính chất cấu trúc của vật liệu màng và
khối ZnO pha tạp Phospho '
14
Sinh viên: Chu Thị Thu, BI-K50
Liiúu viên hướng Jan: 7S Ngủ Thu Hưưng
3. Lắp đặt Detector H1SPARC tại Hà N ộ i 15
Sinh viên: Nguyễn Thị Dung. BI-K50
Giáo viên hướng dân TS. Nguyên Mậu Chung
4. Nghiên cứu và chế tạo vật liệu PbS cấu trúc n a no

trên kênh 3 cùa lò phản ứng hạt nhân Đà L ạt 18
Sinh viên: HÒ Thị Thanh Hường, BỈ-K50
Giáo viên hướng dan: TS. Phạm Đình Khang
9. Thiết kế và chế tạo bộ đếm 8 bít sử dụng linh kiện FPG A
18
Sinh viên: Nguyễn Đức Thắng. BI-K50
Nguyền Thị Thào, B2-K50
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Đỗ Trung Kiên
10. Nghiên cứu che tạo đĩa nano ZnO bẳng phirtmg pháp hóa h ọc 19
Sinh viên Bùi ì'Ún Phố K9 CXKHTX
Giáo viên lurớnạ c/an PGS.TS. Nạuxền Thi Thục Hiển
DCtưta <Vật lụ
'■iruVutf 'O ạ i h o t ~Klttm h r t 'Jit' Iitiirii If.fii H ijlii J i/ifiii lire S inh tiirii tn iin 2 0 0 V
11. ư n g dụng thuật toán di truyền trong điều khiển búp sóng của Anten 20
Sinh viên: Đào Ngọc Huy, Trằn Thanh Tuân, Nguyễn Văn Hai, BI- K50
(iiíìo viên hướng dân ThS Lé Qttang Thào
12. Chế tạo và nghiên cứu tính chất hạt nano A u-Ag
20
Sinh viên: Nguyễn Vãn Kiên. BỊ-K50
Giàu viên hướng dẫn PGS TS Nguyễn Sgoc Long
13. Xây dựng hệ quản K Ihân nhiệt từ xa thông qua bộ truyền dũ' liệu không (lây
9X-S trea m

.
.
.
21
Siiìh vién Nguyễn Trung Điều, B1-K50
Nguyễn Thu Phưưníị, BJ-K5I
Nguyễn Thị Thu, B3-K5I


.

.

24
Sinh viên: Vù Thị Khánh Thu, Dương Thị Tươi, B2-K50
Ngô Thị Tùng Lâm, B3-K50
Giáo viên hướng dần: PGS.TS Nguyễn Thế Bình
19. .Nghiên cứu tính chắl quang của Spinel pha tạp E u1+ bàng phương pháp hóa . 25
Sinh viên: Nguyên Thành Trung, B2-K.50
Giáo viên hướng dần: PGS TS. Lê Hồng Hà
20. Nghiên cứu và chế lạo hạt nano ZnO bàng phưtmg pháp thủy nhiêí 25
Sinh viên: Do Đức Đụi. BỈ-K50
Giàu viên hưởng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Thị Thục Hiển
12
3(Jioa rOủi lụ