ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ HẠNH CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU
NANO NỀN BaTiO3

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỞI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN NGỌC ĐỈNH
Hà Nội - 2014

Lời cảm ơn
Trước hết, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất của
mình tới Thầy giáo: TS. Nguyn Ngnh. Người thầy đã ân cần dạy bảo,
tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn vừa qua. Nếu
không có những lời hướng dẫn của thầy, em nghĩ bài luận văn này của em rất
khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy.
Em cũng xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy - cô giáo đã tận tình
dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong thời gian học tập
và rèn luyện tại trường. Em cũng xin gửi tới các thầy – cô trong ban giám
hiệu nhà trường cũng như toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Vật Lý cùng
thể các cán bộ, nghiên cứu sinh, sinh viên Bộ môn Vật lý chất rắn; Phòng
Hóa lý – Khoa Hóa – Trường ĐH Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà
Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và hướng dẫn giúp đỡ em trong quá trình
thực hiện luận văn này với sự biết ơn và lòng kính trọng nhất.
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu
Tên Tiếng Việt
AB0
3

V


T

CMR


K

PTC

fficient)
PZT

1-x
TiO
3

KDP

2
PO
4

VRH

P, P

W


V(r)



r

r



0





















3


a


c
 
13

3

14

19

20

3

31
 
3

31
 
33
t qu  a mu BaTiO
3

kt  1250
o
C trong 4h.
35
t qu a mu BaTiO
3
pha t
kt  1250
o
C trong 4h.
36
t qu a mu BaTiO
3
pha t
kt  1250
o
C trong 4h.
37


 1
.  4
1.1.  4
1.2.  5
1.2.1.  6
1.2.1.1.  6
1.2.1.2.  6
1.2.1.3.  6
1.2.1.4. -  9
1.2.1.4.1.  9
1.2.4.2. domain)   11
 11

3

 13
.  16
 16
2.1.1. : 16
 18
 19
2.2.  20
 20
2.2.2.  22
 24
2.2.3.  25
2.2.4. 

(T,f) 25

CO, NH
3
, CH
4




ABO
3

h
, 

 
A
A
1-x

x
B0
3

c


 
Jahn -
Teller, 
 

c
(

3

c
= 120
o
C). 
  
3

                  

Capacitor) hay MLCC (Multilayer Ceramic Chip Capacit    

3



“ Chế tạo và nghiên cứu tính chất vật liệu
nano nền BaTiO
3
” 
 
3

3
 La

4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE SẮT ĐIỆN
1.1. Tổng quan về Vật liệu Perovskite sắt điện
 

g l
 
         
3
      
 
 

manganite khi B  titanat khi B   Co B
4+



(1.1)

A
, R
B
, R
O

2+
(A
3+
), B
4+
(B
3+

2-
.
t = 1: C O
o
.
 0,89 < t < 1:  
BOB 
[3].

Vật liệu
t
Vật liệu

ng cn tng c bng 0, do s ng hn long
ca nhi.  ng cn song song vi nhau, t 
cc t pt s
mui Rochelle c dng KNa(C
4
H
4
O
6
).4H
2
O. 6
1.2.1. Vật liệu perovskite sắt điện
Tuy v
 
-
     


2
PO
4
(KDP) 


ng E ph thuc th hia 

7
Hình 1.2: a, Năng lượng tương tác giữa các ion B
4+
và O
2-
như hàm của
khoảng cách R giữa các ion.
b, Sự tạo thành giếng thế kép trong mạng ion perovskite sắt điện.

Do s cnh tranh gia la ion O
2-
 nh

4+
 hn ca vt liu perovskite st hin mt
cc ting (h tha ion B
4+
vi mt ion O
2-
m 
i din vi ion O
2-

3

Năng lượng liên kết/nguyên tử
Khe năng lượng
Ti 393K ( Pha l
7.62 eV
2.10 eV
Ti 298K ( pha t 
33.74 eV
1.99 eV
Ti 298K ( Pha l
33.76 eV
2.27 eV
Bảng 1.2: Kết quả tính toán Năng lượng liên kết/nguyên tử và Khe năng
lượng của Perovskite BaTiO
3
ở các cấu trúc và nhiệt độ khác nhau [2].
Cc ting tng cc  th 
3
ng vi hng
s mng a = b = c = 3.98 A
o
.
c t n chuyn pha c 
ng hc t a vt liu perovskite BaTiO
3
tu 
nhau.

Hình 1.3 : Pha cấu trúc và độ phân cực tự phát của BaTiO



-3.II).

-
-3.
-

1.2.1.4. Hiện tƣợng điện trễ - Cấu trúc đômen (domain)
1.2.1.4.1. Hiện tƣợng điện trễ
ng c pc t t liu st
n s i c v  la vt liu sn
c th hin bn tr  s ph thuc c n
ca vt li a lng tr sn
u.
P
S
(C/m
2
)
Nhiệt độ (
o
C)
Thoi
Tứ giác
Đơn nghiêng


ng theo chi

a
b

11
1.2.4.2. Cấu trúc đômen (domain) của vật liệu sắt điện
Trong mt tinh th sn c t   u hoc
c chiu vi tr  c ca tinh th. Trong vt liu s n, nh 
c t  u vi nhau trong nhnh 
u vin  n k. Nh
nh n.  c t
          c g 


              
            


1.2.1.5. Điểm Curie và các chuyển pha trong vật liệu sắt điện


c

T
c
 




              

1


Vâ
̣
t liê
̣
u
Nhiê
̣
t đô
̣
Curie T
c
(
o
C)
Độ phân cực tự phát
((C/cm
2
)
BaTiO
3
120, 5, -90
26

̉
n pha Curie T
c
và độ phân cực tự phát tại nhiệt độ
phng của một số hợp chất sắt điện điển hình [6].


c
,  ( 


, 



) 






 . : 








̣
lơ
́
n hơn nhiê
̣
t đô
̣
T
c
, sư
̣
phu
̣
thuô
̣
c cu
̉
a hằ ng số điê
̣
n môi vào nhiệt
đô
̣
co
́
da
̣
ng:
TcT
C


a BaTiO
3
[7].
ε
a
: Độ thẩm điện môi ứng với trường được đặt dọc theo trục a, b.
ε
c
: Độ thẩm điện môi ứng với điện trường được đặt dọc theo trục c.

1.2.2. Hiệu ứng nhiệt điện trở dƣơng (PTC) trong vật liệu BaTiO
3
pha tạp điện tử

3
, SrTiO
3
, PbTiO
3

 



14




2 4 2 2 3 4 4 2
3 1 1 3
( ) .
x x x x
Ba Ti O xY Ba Y Ti Ti e O
        


(1.3)



(Ti
4+


1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
1.E+05
1.E+06
1.E+07
1.E+08
1.E+09
0 50 100 150 200 250
T(
o
C)

o
C.

Trích đoạn Hằng số điện môi phụ thuộc vào tần số của các mẫu Thành phần hóa học (phổ EDS, PIXE và ICP-MS)

---