1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
o0o
VŨ TÙNG LÂM CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU
MULTIFERROIC LaFeO
3
- PZT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HÀ NỘI - 201

HÀ NỘI - 2011

1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 3
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 ABO
3
thuần 18
1.2.1. Vật liệu ABO
3
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 LaFeO
3
) 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

3.3. Cấu trúc tế vi của LaFeO
3
và các mẫu (PZT)
0.99
(LaFeO
3
)
0.01
;
(PZT)
0.97
(LaFeO
3
)
0.03
34

2
3.3.1. Cấu trúc tế vi của mẫu LaFeO
3
chế tạo bằng phương pháp sol-gel 34
3.3.2. Cấu trúc tế vi của mẫu (PZT)
0.99
(LaFeO
3
)
0.01
và (PZT)
0.97
(LaFeO

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


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

4
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 tôi chọn đề tài “Chế tạo và nghiên cứu vật liệu
Multiferroic (LaFeO
3
-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

đồng thời thể hiện các tính chất sắt từ và sắt điện mà cũng còn do chúng có
“hiệu ứng điện từ”, phân cực từ và phân cực điện được tạo ra có thể được
điều khiển bởi cả từ trường và điện trường ngoài. Hiệu ứng này có thể được
sử dụng rộng rãi để tạo nên các thiết bị spintronic mới, thí dụ, các cảm biến từ
trở tunel (TMR), các van spin với chức năng được điều khiển bằng điện
trường, và bộ nhớ đa trạng thái trong đó các dữ liệu được ghi bằng điện
trường và đọc bằng từ trường. Tuy nhiên, để có thể sử dụng được dễ dàng,
thuận tiện các linh kiện đó thì đòi hỏi vật liệu phải có sự liên kết (coupling)
điện từ mạnh và hoạt động ở nhiệt độ phòng.
Hiệu ứng điện từ lần đầu tiên được giả thiết bởi Pierre Curie trong thế
kỷ 19 [3]. Năm 1959, Dzyaloshinskii đã mô tả hiệu ứng này trong Cr
2
O
3
trên
cơ sở xem xét tính đối xứng và Asrov đã khẳng định bằng thực nghiệm năm
1960[4-6]. Nhiều nghiên cứu về hiện tượng này được thực hiện vào năm
1960-1970, nổi trội là hai nhóm ở Nga của Smolenskii và Venevtsev.
Vật liệu sắt điện-sắt từ đầu tiên được phát hiện là Boraxit niken sắt từ
yếu, Ni
3
B
7
O
13
I. Nó mở đầu cho một loạt các vật liệu tổng hợp Boraxit
multiferoic sau này, chúng có cấu trúc phức tạp với nhiều nguyên tử trên một
đơn vị công thức và nhiều hơn một đơn vị công thức trên một ô cơ sở. Số lớn
các tương tác giữa các ion trong boraxit ngăn trở tính cách điện của các yếu
tố bản chất gây nên tính đa tính sắt-multiferoic và là bản chất của liên kết

Fe
+3
tạo nên trật tự từ. Các thí dụ khác có
thể kể đến hợp chất Pb
2
(CoW)O
6
là sắt điện-sắt từ. Hợp chất Pb
2
(FeTa)O
6

chúng là sắt điện-phản sắt từ có tính sắt từ yếu xung quanh 10K như là kết
quả của các ion sắt từ pha loãng, các vật liệu này có điểm Curie hay Néel khá
thấp.
Tuy nhiên, do sự liên kết từ-điện yếu trong hầu hết các vật liệu nên khó
có thể ứng dụng trong thực tế. Vì vậy sau đó các hoạt động nghiên cứu đã bị
giảm sút trong hai thập kỷ tiếp theo. Sự quay trở lại vấn đề nghiên cứu đó đã
được bắt đầu bằng nghiên cứu lý thuyết của N.Hill năm 2000 và bởi phát
minh gần đây về cơ chế mới trong sắt điện TbMnO
3
, hexagonal YMnO
3
,
RMn
2
O
5
, và Ni
2

1
2
1
),(
000


(1.1)
Ở đây, ε
0
và χ
0
là điện thẩm và từ thẩm chân không, ε
ij
và χ
ij
là độ điện
thẩm và từ thẩm tương đối, α
ij
là tensor điện từ tuyến tính, và β
ijk
và γ
ijk
là các
hệ số điện từ bậc cao hơn. Nếu ta lấy đạo hàm năng lương tự do này theo điện
trường (E) thì khi đó ta nhận được độ phân cực (P). Nếu ta lấy đạo hàm theo
từ trường (H) thì khi đó ta nhận được độ từ hóa M : 2

j
j
EEEH
H
F
M

(1.3)
Tất cả các vật liệu điện từ tuyến tính chứa các số hạng tuyến tính α
ij
E
i
H
j
,
nhưng điều đó không có nghĩa nhất thiết chúng là đa tính sắt. Thí dụ, Cr
2
O
3

có tính điện từ nhưng không phải là sắt điện. Ngược lại cũng thế: không phải
tất cả các chất đa tính sắt nhất thiết là vật liệu điện từ. Thí dụ, YMnO
3
là đa
tính sắt đó là phản sắt từ và sắt điện, nhưng hiệu ứng điện từ không phải là do
tính đối xứng trong hợp chất này. Tuy nhiên, đa tính sắt có nghĩa là sắt từ và
sắt điện (ferromagnetoelectric) nhất thiết phải trên cơ sở tính điện từ đối xứng
thí dụ, chất Ni
3
B

FeCuO
3
. Cả hai hợp chất này thể hiện điện môi bất thường tại điểm chuyển
pha từ và thể hiện “hiệu ứng điện môi từ”, đó là sự thay đổi hằng số điện môi

8
do từ trường ngoài. Hiện tượng tương tự cũng được quan sát trong chất thuận
điện lượng tử EuTiO
3
, ở đó sự thay đổi hằng số điện môi đến 7% xảy ra ở từ
trường 1.5T. Không một hợp chất nào trong số đó có phân cực tự phát và hiệu
ứng ME tuyến tính mà không liên quan đến tính đối xứng. Ba loại vật liệu: (i)
Điện từ tuyến tính P
i
=a
ij
H

và M
i
=a
ij
E
j
, thí dụ: Cr
2
O
3
, Sm
2

3
, EuTiO
3
, MnO, MnF
2
, có mối liên quan chặt
chẽ với nhau.
Theo định nghĩa một vật liệu là đa tính sắt điện từ phải đồng thời phải
có tính sắt từ và tính sắt điện. Do đó các tính chất vật lý, cấu trúc và các tính
chất điện bị bó hẹp trong những vật liệu xuất hiện cả hai tính chất sắt điện và
sắt từ. Các vật liệu đó phải đạt được các yêu cầu sau:
Tính đối xứng: Yêu cầu đầu tiên cho sự tồn tại tính sắt điện là sự sai
lệch cấu trúc làm cho chúng lệch khỏi tính đối xứng cao và làm loại bỏ tâm
đối xứng và hình thành phân cực điện. Có 31 nhóm điểm có thể có phân cực
điện tự phát, P, và 31 nhóm điểm này có thể có sự phân cực từ tự phát, M. 13
nhóm điểm (1, 2, 2‟, m, m‟, 3, 3m‟, 4, 4m‟m‟, m‟m2‟, m‟m‟2‟, 6 và 6m‟m‟)
được tìm thấy trong hai tập hợp đó, cho phép đồng thời tồn tại hai tính chất
sắt từ-sắt điện trong cùng một pha.
Tính chất điện: Theo định nghĩa vật liệu sắt điện phải là vật cách điện
(nếu không khi đặt vào một điện trường thì sẽ tạo ra một dòng điện chạy qua
nó chứ không phải là tạo nên phân cực điện). Vật liệu sắt từ thường là kim
loại. Thí dụ, các nguyên tố sắt từ Fe, Co, Ni và các hợp kim của chúng có mật
độ trạng thái cao ở mức Fermi tạo nên tính kim loại. Vì vậy người ta có thể
giả định rằng sự tồn tại đồng thời của tính chất từ và sắt điện đơn giản chỉ có
ở các vật liệu từ cách điện. Đa số các feri-từ hay sắt từ yếu là cách điện.
Thêm vào đó, cũng có một số nhỏ chất sắt điện-phản sắt từ, thậm chí chất
phản sắt từ thường là vật liệu cách điện.
Tính hóa học: Hầu hết các vật liệu sắt điện perovskite oxit đều có các
cation B có cấu hình điện tử ở phân lớp quỹ đạo d
0

(d
1
) và V
+4
(d
1
) có bán kính ion là 78.5 pm, 81pm và 72 pm
tương ứng. Vì vậy, các cation vị trí B điển hình có phân lớp d bị chiếm cũng
không lớn hơn bán kính của phân lớp d
0
. Vậy ta có thể kết luận rằng kích
thước cation B không phải là yếu tố quyết định sự tồn tại hay không tồn tại
tính sắt điện.
Sai lệch cấu trúc Vật liệu sắt điện phải chịu sự chuyển pha đến pha ở
nhiệt độ thấp và không có tâm đối xứng. Các chất sắt điện truyền thống có sự
dịch chuyển tâm của cation nhỏ (B) khỏi tâm của bát diện oxy. Tuy nhiên đối
với các cation có quỹ đạo d bị chiếm thì khuynh hướng chịu sai lệch Jahn-
Teller mạnh và nó sẽ là hiệu ứng cấu trúc chiếm ưu thế. Các sai lệch cấu trúc
Janh – Teller ít có khả năng làm dịch tâm hơn so với các cấu trúc không bị
méo khác.
Không dễ dàng tìm ra những vật liệu multiferroic mới, bởi vì các cơ chế
dẫn đến sự liên kết (coupling) tính sắt từ và sắt điện trong vật liệu đó nói
chung còn chưa được làm sáng tỏ. Tính sắt điện thường được tạo ra bởi các
hợp chất kim loại có lớp quỹ đạo d còn trống. Thí dụ, trong BaTiO
3
, tính sắt
điện được gây ra do sự dịch chuyển tương đối của cation Ti
+4
dọc theo trục
[111]; sự lệch tâm là bền vững bởi liên kết hóa trị giữa các quỹ đạo 2p của

như là kết quả của sự pha loãng của các ion từ. Cơ chế khác được sử dụng để
kết hợp tính sắt từ và sắt điện là sự hoạt tính lập thể (stereochemical actitity)
của các “cặp đôi đơn lẻ” („‟lone-pairs‟‟) Bi
3+
và Pb
2+
. Thí dụ, trong BiFeO
3
và
BiMnO
3
tính sắt điện được tạo ra bởi 6 cặp đôi của Bi
+3
, chúng gây nên sự
dịch chuyển khỏi vị trí tâm đối xứng của cation tương đối với các ion Oxy
phối vị. Các vật liệu thể hiện kiểu cơ chế đó như ta đã biết là các chất “sắt
điện thuần” như BaTiO
3
, ở đó động lực chính của trạng thái phân cực là cấu
trúc không bền với các đôi điện tử liên kết. Tuy nhiên, bởi vì tính chất sắt từ
và sắt điện trong các hợp chất đó được tạo nên từ các ion khác nhau, sự liên
kết (coupling) giữa chúng nói chung là yếu. Các nghiên cứu cấu trúc gần đây
đã chỉ ra rằng BiMnO
3
có cấu trúc đối xứng C2/c hơn là cấu trúc không đối
xứng C2 tại nhiệt độ phòng, vì thế BiMnO
3
có thể không phải là đa tính sắt
mà là vật liệu điện từ tuyến tính. Các giả thiết khác đưa ra trong các tài liệu là
các hợp chất có thể là không tâm đối xứng địa phương và đối xứng cầu cũng

1-x
A
x
MnO
3
biểu hiện trạng thái trung gian giữa vị trí tâm và trật
tự điện tích tâm liên kết có thể là tính sắt điện. Đó là trường hợp của Pr
1-
x
Ca
x
MnO
3
với x giữa 0,4 và 0,5, nhưng tính sắt điện trong hợp chất đó khó
mà chứng tỏ được là vì chúng có tính dẫn điện khá cao. Tính chất sắt điện
gây ra do trật tự điện tích đã được quan sát trong hợp chất LuFeO
4
. Tuy nhiên
trật tự điện tích của Fe
2+
và Fe
3+
, nằm trên mạng tam giác trong cấu trúc hai
lớp, lại không có tác dụng tạo nên sự phân cực. Hoá trị trung bình của Fe là
2.5
+
. Các lớp tam giác chứa hỗn hợp Fe
3+
và Fe
2+

2
BeO
4
, nó có độ phân cực tự nhiên nhỏ hơn từ 4 đến 6 lần so với sắt điện
thông thường. Kiểu hợp chất multiferroic này trở thành lĩnh vực nghiên cứu
rộng rãi sau khi phát hiện tính sắt điện trong TbMnO
3
trong năm 2003 bởi
Kimura và cộng sự, chúng được tạo nên bởi cấu trúc spin xoắn trong phân
mạng Mn. Trong TbMnO
3
vec-tơ phân cực có thể được quay đi 90
0
(a
polarization flop) bởi từ trường ngoài đặt vào theo hướng riêng, chúng cũng
làm xuất hiện hiệu ứng điện môi-từ tính lớn. Trên cơ sở hiểu biết đó, một số
hợp chất multiferroic có các kiểu cấu trúc khác nhau đã được tìm ra trong vài
năm vừa qua, chẳng hạn Ni
3
V
2
O
8
, CuFeO
3
, MnWO
4
và CuO. Đặc trưng
chung cho kiểu multiferroic này là sự có mặt của cạnh tranh các tương tác từ
(spin frustation). Thí dụ, trong RMnO


21
SSj
S
. Sự phân cực đã được tạo
ra và tỷ lệ với tích vec-tơ của dòng spin và vec-tơ đơn vị (e
12
), nó liên kết với
2 ion từ:








S
jeP
12

(xem hình 1.2). Hiệu ứng này cũng còn được mô tả
theo ngôn ngữ của tương tác thuận nghịch Dzyaloshinskii-Moriya(DM), như
Sergeienko và cộng sự đề xuất. Trong model này, hai mô-men ghép đôi phi
cộng tuyến làm dịch chuyển ion oxy nằm giữa chúng phụ thuộc vào tương tác
điện tử-mạng. Trong cấu trúc xoắn sự dịch chuyển các ion oxy luôn luôn theo
cùng một hướng vì tích vec-tơ của

n
S

các mô-men lưỡng cực là thuận nghịch bởi sự đảo chiều một phần (i), phá vỡ
tính đối xứng, nhưng không bị tác dụng bởi thời gian đảo chiều (t). Nhưng ở
mô-men lưỡng cực từ thì ngược lại. Sự liên kết giữa phân cực tĩnh (P) và độ
từ hóa (M) chỉ có thể phi tuyến như là kết quả của vai trò tương hỗ của điện
tích, spin, quỹ đạo và độ tự do của mạng. Sự liên kết được mô tả bởi số hạng
–P
2
M
2
luôn luôn đối xứng. Điều đó đã được mô tả cho thí dụ trong chất
YMnO
3
, được biểu hiện bởi sự thay đổi hằng số điện môi dưới điểm chuyển
trật tự từ. Nếu có số hạng vi phân từ độ thì khi đó số hạng liên kết tam giác
PM∂M cũng có mặt. Số hạng này tạo ra phân cực điện bởi vì nó tuyến tính
trong P; trong trường hợp đơn giản nhất của đối xứng lập phương, phân cực
do từ trường có dạng
P= γχ
e
[(M.

)M- M(

. M)] (1.4)
Hình 1.3. (a) Cấu trúc spin hình sin không tạo ra sự phân cực. (b) Cấu
trúc spin xoắn trong đó sự phân cực là orthogonal đối với cả hai trƣờng
hợp trục quay spin e
3
và vec-tơ sóng Q.



)(
321

 QeMMP
e

(1.6)
Độ phân cực từ cảm ứng phụ thuộc vào các giá trị M
1
và M
2
. Nếu một
trong hai M
1
hoặc M
2
khác 0, thì tình thế tương ứng với cộng tuyến, trạng
thái hình sin, ở đấy các spin không thể tạo ra phân cực. Tuy nhiên, nếu cả hai
M
1
và M
2
khác 0 thì trạng thái xoắn phi cộng tuyến được hình thành và nó có
thể tạo ra phân cực nếu spin quay vuông góc với vec-tơ sóng.
Một cơ chế khác làm xuất hiện tính sắt điện-từ liên quan đến cái gọi là
trật tự từ kiểu E, tìm thấy trong hợp chất HoMnO
3
. Trong hợp chất này dạng
spin là up-up-down-down dọc theo hướng [110] và [101] (hình 1.4.(a)). Sự


Trên đây chúng tôi trình bày một số tính chất của vật liệu Multiferroic
là đơn chất. Tuy nhiên vật liệu được chế tạo trong luận văn này là hợp chất
composit nghĩa là hợp chất của hai dung dịch rắn sắt điện và sắt từ. Cụ thể là
vật liệu Multiferroic mà chúng tôi chế tạo để nghiên cứu là composit (PZT-
LaFeO
3
). Trong đó PZT là vật liệu sắt điện điển hình và LaFeO
3
là vật liệu
sắt từ. Phần tiếp theo chúng tôi trình bày một số nét đặc trưng điển hình của
hai loại vật liệu đó.

1.2. Vật liệu perovskite ABO
3
thuần.[1, 2]
Hình 1.4. (a) Dạng spin kiểu E của HoMnO
3
trong mặt phẳng ac. (b)
Sự dịch chuyển của Mn (trái) và oxy (phải) trong HoMnO
3
kiểu E.

17
Cấu trúc perovskite được mô tả trong hình
(1.5). Trong đó cation A có bán kính lớn
nằm tại các đỉnh của hình lập phương, còn

số bền vững do Goldchmit đưa ra:
(1.7)
Với R
A
, R
B
, R
O
lần lượt là bán kính của các ion A
2+
(A
3+
), B
4+
(B
3+
) và
O
2-
. Cấu trúc perovskite được coi là ổn định khi 0.8 < t < 1. Điều đó kéo theo
các cation phải có kích thước giới hạn: R
A
> 0.9 và R
B
> 0.5. Khi t = 1, ta có
cấu trúc perovskite là hình lập phương như hình 1.5. Khi t ≠ 1, mạng tinh thể
bị méo, góc liên kết B-O-B không còn là 180
0
nữa mà bị bẻ cong và độ dài
liên kết B-O theo các phương khác nhau sẽ khác nhau. Cấu trúc tinh thể bị

Vị trí cation B
4+
(B
3+
)
Vị trí cation O
2-
Hình 1.5. Cấu trúc perovskite
thuần.

18
kiềm thổ như Sr, Ba, Ca… hoặc các nguyên tố như: Ti, Ag, Bi, Pb…; B có
thể là Mn, Co;
'
B
có thể là Fe, Ni,…. Khi pha tạp, tùy theo ion và nồng độ
pha tạp mà cấu trúc tinh thể sẽ bị thay đổi không còn là cấu trúc lý tưởng, sẽ
tạo ra trạng thái hỗn hợp hóa trị và sai lệch cấu trúc làm cho hợp chất nền trở
thành vật liệu có nhiều hiệu ứng lý thú như: hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng từ
trở khổng lồ, hiệu ứng từ nhiệt…
1.2.2. Vật liệu perovskite sắt điện.[5]
Sắt điện là tính chất của một số chất điện môi có độ phân cực điện tự
phát ngay cả không có điện trường ngoài, và do đó trở nên bị ảnh hưởng
mạnh dưới tác dụng của điện trường ngoài. Khái niệm về sắt điện trong các
vật liệu mang các tính chất điện, tương ứng với khái niệm sắt từ trong nhóm
các vật liệu có tính chất từ. Nếu như tính chất sắt từ được phát hiện, nghiên
cứu và sử dụng từ rất sớm, thì tính sắt điện lại được phát hiện khá muộn trong
lịch sử vào năm 1920 ở muối Rochelle bởi Valasek.
Vật liệu perovskite sắt điện cũng có cấu trúc như vật liệu perovskite sắt
từ đó là cấu trúc ABO

lệch nhau giữa trọng tâm của điện
tích dương và điện tích âm trong ô
cơ sở của tinh thể, và điều này xảy
ra khi điện trường nội khác không
trong quá trình phát triển tinh thể
và hoàn toàn phụ thuộc vào cấu
trúc không gian của tinh thể.

b. Nhiệt độ chuyển pha Curie của vật liệu sắt điện.
Một đặc trưng quan trọng của vật liệu sắt điện đó là nhiệt độ chuyển
pha Curie T
C
, ở đó vật liệu chuyển từ sắt điện thành thuận điện, cấu trúc của
vật liệu perovskite cũng thay đổi từ pha cubic sang pha không đối xứng như
tetragonal hay orthorhombic. Vì sự sắp xếp có trật tự của các phân tử cấu trúc
xuất hiện tại điểm Curie T
C
, nên gần T
C
cấu trúc của sắt điện không ổn định
và rất dễ chịu tác dụng của lực bên ngoài, đều này dẫn đến sự thay đổi dị
thường các tính chất nhiệt động học của tinh thể sắt điện như độ thẩm điện
môi tương đối

, độ dẫn môđun áp điện, nhiệt dung cũng như sự thay đổi
cấu trúc tinh thể.
Trong hầu hết các chất sắt điện, sự phụ thuộc của nhiệt độ vào hằng số

=T
C
. Hằng số Curie-Weiss được xác định từ độ dốc
của đường
1


theo T.
c. Cấu trúc đômen của vật liệu sắt điện.
Cấu trúc của vật liệu sắt điện
cũng giống như vật liệu sắt từ đó là
việc hình thành các đômen sắt điện
xếp cạnh nhau. Các đômen được phân
chia bởi các vách đômen (giống như
vách Bloch trong moment từ), trong
mỗi vách đômen vector phân cực có
giá trị của vector phân cực tự phát P
(hình 1.7).

Hình 1.8. Đƣờng cong điện
trễ. 21
nghiên cứu quan tâm. PZT được biết đến là vật liệu có tính chất sắt điện, áp
điện mạnh và nhiệt độ Curie cao (T
C
= 360
0
C). PZT được xem như tổng hợp
từ hai thành phần riêng rẽ PbTiO
3
và PbZrO
3
. Các tính chất sắt điện của PZT
có nguồn gốc từ sự dịch chuyển các cation Ti
4+
/Zr
4+
giữa hai trạng thái lệch
khỏi tâm của khối bát diện TiO
6
/ZrO
6
tương ứng khi có điện trường ngoài tác
dụng.
1.3. Vật liệu orthoferrite (Perovskite LaFeO
3
).

mạng


CO(khí) + H
2
+ [ ]
mạng [ ]
mạng
+ [không khí]

[O]
mạng
+ N
2
(khí)Trong đó, [O]
mạng
: ôxy mạng (lattice oxygen) LaFeO
3
và
 
mang
là vacancy
oxy.
LaFeO

Chƣơng 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM.

2.1. Chế tạo mẫu.
Mẫu được chế tạo bằng phương pháp gốm bằng cách phối trộn hai vật
liệu sắt điện PZT có kích thước μm và sắt từ LaFeO
3
có kích thước nano.
2.2. Khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi và tính chất điện, từ.
2.2.1. Phân tích cấu trúc tinh thể.

Hình 2.1. Nhiễu xạ kế tia X D5005.

Cấu trúc tinh thể của mẫu nghiên cứu dựa trên phương pháp nhiễu xạ
tia X thỏa mãn điều kiện phản xạ Bragg:
2 sindn



(2.1)

23

4
…) với nồng độ và thời gian ăn mòn phù hợp với từng loại mẫu.
- Quan sát, chụp ảnh bề mặt mẫu bằng kính hiển vi quang học có độ
khuếch đại lớn hoặc kính hiển vi điện tử quét (SEM).
Với các mẫu gốm perovskite nói chung và các mẫu gốm chế tạo trình
bày trong luận văn, sau khi mài phẳng, rửa sạch bề mặt được khảo sát trực
tiếp trên kính hiển vi điện tử quét (SEM) không qua công đoạn ăn mòn, vì nói
chung các mẫu đó dễ bị ăn mòn biên hạt và hạt bị ăn mòn gần như nhau, rất