BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
--------------------------------------------

PHAN THỊ THU TRANG

NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT LỚN
TRÊN CÁC BĂNG HỢP KIM HEUSLER
Ni-Mn-(Sb, Al,...)
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 60.44.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN HUY DÂN

HÀ NỘI, 2015


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, cho phép tôi được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới
PGS.TS. Nguyễn Huy Dân, thầy là người đã trực tiếp hướng dẫn khoa học, chỉ bảo
tận tình và tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực
hiện luận văn.
Xin được cảm ơn sự tài trợ về kinh phí của Quỹ phát triển khoa học và công
nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 103.02 - 2014.35, thiết bị của
Phòng thí nghiệm Trọng điểm về Vật liệu và Linh kiện Điện tử và Phòng Vật lý Vật
liệu Từ và Siêu dẫn, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam. Bên cạnh đó, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến trung tâm Khoa học vật
liệu, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã
giúp tôi thực hiện một số phép đo từ trên hệ VSM.

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Bảng 1.1. Các giá trị TC và Smmax của một số vật liệu từ nhiệt……………
Bảng 1.2. Bảng thống kê giá trị S m

max

16

và TC của một số hợp kim

Heusler……………………………………………………………………….

23

Bảng 3.1. Khối lượng thành phần và tổng khối lượng hợp kim Ni50x Cox Mn50-y Aly

(x = 5; 10 và y = 17; 18; 19) trước và sau khi nấu hồ

quang………………………………………………………………………..

35

Bảng 3.2. Giá trị tham số tới hạn của mẫu x = 5, y = 19 trước khi ủ so với
các mô hình lý thuyết.......................................................................................

46

Hình 1.1. Giới thiệu về hiệu ứng từ nhiệt dương……………………………



22

Hình 1.9. Độ biến thiên entropy từ ∆S m của hợp kim
Ni 1,7 Co 0,3 Mn 1+x Al 1-x với x = 0,24 (a); x = 0,26 (b) và x = 0,3 (c) trong
biến thiên từ trường 2 – 10 kOe………………………………………………

23

Hình 1.10. Độ biến thiên entropy từ ∆Sm của hợp kim Ni41,5Co8,5Mn32Al18
(Co8,5Al18) (a), Ni41Co9Mn32,5Al17,5 (Co9Al17,5) (b), Ni41Co9Mn32Al18
(Co8,5Al18) (c) trong biến thiên từ trường 2 – 10 kOe……………………......

24

Hình 2.1. Sơ đồ khối của hệ nấu hồ quang………………………………….

26


Hình 2.2. a) Hệ nấu hồ quang: 1. Bơm hút chân không, 2. Buồng nấu mẫu,
3. Bình khí Ar, 4. Tủ điều khiển, 5. Nguồn điện.
b) Ảnh bên trong buồng nấu: 6. Điện cực, 7. Cần lật mẫu, 8. Nồi nấu……

27

Hình 2.3. Sơ đồ các bước nấu hợp kim……………………………………

27



Hình 3.2. Giản đồ XRD của hệ hợp kim Ni50-xCoxMn50-yAly với x = 10; y
= 17, 18 và 19 khi chưa ủ nhiệt ……………………………………………

37

Hình 3.3. Giản đồ XRD của hệ hợp kim Ni50-xCoxMn50-yAly với x = 5; y = 17,
18 và 19 khi đã ủ nhiệt ………………………………………………………...

38

Hình 3.4. Đường cong từ trễ ở nhiệt độ phòng của các mẫu có x = 10; y =
17, 18 và 19 khi chưa ủ nhiệt...........................................................................

39

Hình 3.5. Đường cong từ trễ ở nhiệt độ phòng của mẫu có x = 5, y = 19
trước và sau khi ủ ở 900OC trong 2 h và 4 h.…………………………….......

39

Hình 3.6. Các đường cong từ nhiệt trong từ trường 100 Oe của mẫu
băng Ni50-xCoxMn50-yAl y với x = 5, y = 17 (a); x = 5, y = 18 (b) và x = 5,
y = 19 (c)...................................................................................................

40

Hình 3.7. Các đường cong từ nhiệt trong từ trường 100 Oe của mẫu
băng Ni50-xCox Mn50-y Aly với x = 10, y = 17 (a); x = 10, y = 18 (b) và x =
10, y = 19 (c)………........................................................................................

TỪ NHIỆT...............................................................................................

4

1.1. Tổng quan về vật liệu từ nhiệt................................................................

4

1.1.1. Hiệu ứng từ nhiệt..............................................................................

4

1.1.1.1. Cơ sở nhiệt động học của hiệu ứng từ nhiệt.............................

4

1.1.1.2. Phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu..............

6

1.1.2. Sự phát triển của vật liệu từ nhiệt.....................................................

8

1.1.3. Các tiêu chuẩn cho việc lựa chọn vật liệu từ nhiệt...........................

11

1.1.4. Một số kết quả nghiên cứu vật liệu từ nhiệt những năm gần đây.....


1.2.2.1. Tính chất từ của hợp kim Heusler..........................................

17

1.2.2.2. Tính chất điện của hợp kim Heusler......................................

19

1.2.3. Một số kết quả nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt trên hệ hợp kim
Ni-Co-Mn-Al………………………………………………………..

20

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM.....................................................................

26

2.1. Chế tạo mẫu.............................................................................................

26

2.1.1. Chế tạo mẫu khối..............................................................................

26

2.1.2. Chế tạo băng nguội nhanh................................................................

28

2.1.3. Xử lý nhiệt…………………………………………………………

38

3.3.2. Hiệu ứng từ nhiệt của băng hợp kim Ni50-xCoxMn50-yAly..................

42

3.4. Các tham số tới hạn của băng hợp kim Ni50-xCoxMn50-yAly.................

44

KẾT LUẬN.....................................................................................................

47

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................

48


1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Vật liệu từ nhiệt được quan tâm nghiên cứu mạnh mẽ trong thời gian gần đây
bởi tiềm năng ứng dụng của chúng trong công nghệ làm lạnh bằng từ trường ở vùng
nhiệt độ phòng. Công nghệ làm lạnh bằng từ trường dựa trên nguyên lý từ trường
làm thay đổi entropy của vật liệu. Cụ thể là khi vật liệu được đưa vào hoặc đưa ra
khỏi từ trường thì các mômen từ được sắp xếp lại làm cho entropy từ của vật liệu
thay đổi. Sự thay đổi của entropy từ làm cho entropy mạng cũng biến đổi theo và

dụng rất đa dạng.
Hợp kim Heusler Ni-Mn-(Sb, Al,...) có một số ưu điểm như: cho cả hiệu ứng
từ nhiệt âm và dương, lực kháng từ thấp (để dễ từ hóa), điện trở suất cao (để giảm
hao phí do dòng Fucô) và giá thành rẻ [1, 10, 12]. Tuy nhiên, loại vật liệu này cũng
còn một số nhược điểm cần được khắc phục như khó tạo pha cấu trúc như mong
muốn, vùng nhiệt độ làm việc của một số hợp kim dạng này còn nằm ngoài vùng
nhiệt độ phòng. Điều này đòi hỏi cần tìm ra hợp phần và cách chế tạo thích hợp để
thay đổi cấu trúc và tính chất của vật liệu như mong muốn.
Với những lý do nêu trên nên đề tài luận văn được chọn là: “Nghiên cứu
hiệu ứng từ nhiệt lớn trên các băng hợp kim Heusler Ni-Mn-(Sb, Al,…)”.
2. Mục đích nghiên cứu
Chế tạo các băng hợp kim Heusler Ni50-xCoxMn50-yAly có hiệu ứng từ nhiệt
lớn trong biến thiên từ trường nhỏ và có vùng nhiệt độ hoạt động gần vùng nhiệt độ
phòng.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hợp phần, các điều kiện công nghệ chế tạo các băng hợp kim Heusler
Ni50-xCoxMn50-yAly để cho hiệu ứng từ nhiệt lớn và có khả năng ứng dụng trong
thiết bị làm lạnh bằng từ trường.
Nghiên cứu mối liên hệ giữa cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của
các băng hợp kim Ni50-xCoxMn50-yAly.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Các băng hợp kim Heusler Ni50-xCoxMn50-yAly.


3

- Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt
của các băng hợp kim: Ni50-xCoxMn50-yAly.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm:

Hình 1.1. Giới thiệu về hiệu ứng từ nhiệt dương [6].
Xét một hệ spin thuận từ hoặc sắt từ, entropy của hệ được đóng góp bởi
entropy liên quan đến trật tự từ (entropy từ) và entropy liên quan đến nhiệt độ của
hệ (entropy mạng). Đối với MCE dương, trong quá trình từ hóa moment từ sắp xếp
trật tự theo hướng của từ trường tác dụng làm cho entropy từ của hệ giảm. Nếu quá
trình từ hóa diễn ra đoạn nhiệt thì entropy mạng của hệ phải tăng để bù lượng
entropy từ đã giảm và khi đó nhiệt độ của hệ tăng. Ngược lại trong quá trình khử từ
đoạn nhiệt các moment từ có xu thế trở lại trạng thái mất trật tự ban đầu, do đó làm


5

tăng lại giá trị entropy từ của hệ. Sự gia tăng entropy này cân bằng với sự giảm
entropy của mạng tinh thể, làm giảm nhiệt độ của vật liệu. Tổng entropy của hệ là
không đổi trong quá trình từ hóa (khử từ) đoạn nhiệt. Như vậy là vật liệu từ nóng
lên trong quá trình từ hóa và bị lạnh đi khi bị khử từ. Trong trường hợp MCE âm,
quá trình xảy ra ngược lại, tức là vật liệu nóng lên khi bị khử từ.
Trên phương diện lý thuyết, các phương trình nhiệt động học được đưa ra để
mô tả mối tương quan giữa các thông số từ và các thông số nhiệt động khác, đặc
trưng cho hiệu ứng từ nhiệt của mỗi vật liệu từ.
Hàm thế nhiệt động Gibb của một hệ kín gồm mẫu vật liệu từ có thể tích V,
đặt trong từ trường H tại nhiệt độ T, áp suất p và nội năng U có dạng:
G(T, H, p) = U + pV -TS - MH

(1.1)

Lấy vi phân hàm G ta được:
dG = V dp - S dT - M dH
mà


Lấy tích phân hai vế theo H từ giá trị H1 đến H2 ta thu được giá trị biến thiên
entropy từ tại nhiệt độ T:
H2

∆Sm(T) = S(T, H2) – S(T, H1) =

(

H1

M (T , H )
)[ H ] dH
T

(1.6)

Phương trình (1.6) cho thấy biến thiên entropy từ phụ thuộc vào từ trường.
Nhiệt dung của hệ :

C(T, H)[H] = T(

S
) [H]
T

(1.7)

Nhân cả hai vế của (1.5) với TdS và sử dụng các phương trình cơ bản dQ =
CdT và dQ = - TdS, ta có:


Từ các phương trình (1.6) và (1.9) xác định được biến thiên entropy từ và
biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt. Từ đó, có thể rút ra các kết luận sau [10, 12]:
 M 
 lớn nhất tại nhiệt độ chuyển pha TC do đó
 T  [ H ]

1. Với các vật liệu sắt từ, 
Sm T 

 H 

sẽ có một đỉnh tại TC.

2. Quá trình đốt nóng (hoặc làm lạnh) đoạn nhiệt có thể đo được tại vùng
 M 
 sẽ đạt
 T [ H ]

nhiệt độ cao chỉ khi trật tự pha rắn sắp xếp một cách tự phát (khi đó 
đến một độ lớn đáng kể).

3. Khi từ trường ngoài không đổi, từ độ của vật liệu thuận từ hoặc từ mềm
  M 



giảm khi nhiệt độ tăng  
 0  , do đó ∆Smax T  sẽ mang dấu âm và
  T  H 


quá trình đo.
* Phương pháp gián tiếp
Đây là phương pháp được dùng phổ biến hiện nay. Theo cách này ta xác định
biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt Tad thông qua giá trị biến thiên entropy từ  Sm và
một số đại lượng khác liên quan. Cách này có độ chính xác không cao, nhưng lại dễ
tiến hành nên được dùng rộng rãi và trong luận văn này chúng tôi cũng dùng
phương pháp gián tiếp để đánh giá hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu.

Hình 1.2. Hệ đường cong từ hóa đẳng nhiệt của một vật liệu có MCE lớn [6].
Trong cách đo gián tiếp ta tìm  Sm thông qua phép đo từ độ M phụ thuộc
vào từ trường H ở các nhiệt độ T khác nhau thông qua biểu thức:


8

H

S m 

H

M
 


dH

MdH
0 T


nghiệm Ammes, ĐH tổng hợp Iowa (Mỹ) đã chế tạo thành công một máy lạnh dùng
từ trường ở vùng nhiệt độ phòng. Chiếc máy này hoạt động dưới tác dụng của nam
châm siêu dẫn 5 T, một cơ chế vẫn cực kì cồng kềnh và đắt tiền, sử dụng loại Gd
làm vật liệu từ nhiệt. Thực tế, nó vẫn chưa khả thi khi đưa vào ứng dụng hàng ngày.
Cũng vẫn là nhóm của Pecharsky và Gscheidner đã cho ra đời một máy lạnh
từ nhiệt thứ hai vào năm 2001 (hình 1.4). Nhóm đã kết hợp với công ty
Austronautic Corporation (Mỹ) chế tạo một máy lạnh từ nhiệt hoạt động ở nhiệt độ
phòng, dùng kim loại Gd làm chất từ nhiệt, nhưng sử dụng nam châm vĩnh cửu tạo
từ trường nên đã đơn giản hơn rất nhiều. Rõ ràng, việc tìm ra các vật liệu từ nhiệt
cho biến thiên entropy từ lớn trong vùng biến thiên nhỏ của từ trường có ý nghĩa rất
lớn về mặt ứng dụng. Nó cho phép giảm kích cỡ và giá thành sản phẩm.
Từ trường
Vật liệu từ nhiệt

Hình 1.4. Máy lạnh dùng nam châm vĩnh cửu [6].
Năm 2003, hãng Toshiba đã cho ra đời đã cho ra đời máy làm lạnh từ nhiệt ở
dạng thương phẩm đầu tiên (hình 1.5). Máy có công suất 60 W, sử dụng từ trường
0,76 T, sử dụng kim loại Gd làm chất hoạt động, có thể cho biến đổi nhiệt độ tới 20
K [6].


10

Vật liệu từ nhiệt

Nam châm vĩnh cửu

Hình 1.5. Máy làm lạnh bằng từ trường của hãng Toshiba [6].
Sự làm lạnh bằng từ trường ở nhiệt độ phòng là một chủ đề đang rất được
quan tâm trên thế giới. Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã và đang tìm kiếm công

- Sự biến thiên entropy từ Sm và sự thay đổi nhiệt độ đoạn nhiệt Tad đạt
giá trị lớn trong biến thiên từ trường nhỏ.
- Entropy mạng nhỏ.
- Nhiệt dung riêng nhỏ và tính dẫn nhiệt lớn để đảm bảo rằng sự trao đổi
nhiệt xảy ra nhanh chóng và sự thay đổi nhiệt độ là đáng kể.
- Điện trở suất lớn (tránh tổn hao Fucô).
- Độ ổn định về mặt hóa học cao, chế tạo mẫu đơn giản và giá thành thấp.
1.1.4. Một số kết quả nghiên cứu vật liệu từ nhiệt những năm gần đây
Cho đến nay đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về vật liệu từ nhiệt
được các tác giả công bố. Các hướng nghiên cứu tập trung chính vào 4 họ vật liệu
sau: các hợp kim liên kim loại, vật liệu gốm perovskite maganite, các hợp kim vô
định hình nền Fe và các hợp kim Heusler.
1.1.4.1. Hợp kim liên kim loại (intermetallic)
Trong các kim loại thì Gd nổi lên là vật liệu cho hiệu ứng từ nhiệt lớn với
|∆Sm|max = 4,2 J/(kg.K) trong biến thiên từ trường ∆H = 15 kOe và TC = 297 K [2].
Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi đa số các hợp kim liên kim loại có MCE lớn đều
chứa Gd. Nếu như bản thân kim loại Gd có những hạn chế như: khó điều chỉnh


12

vùng nhiệt độ hoạt động, kém bền với môi trường và giá thành cao thì các hợp kim
của kim loại này đã khắc phục được một phần các nhược điểm đó.
Năm 1997, nhóm của Gschneider nghiên cứu hợp kim GdSiGe với giá trị
biến thiên entropy từ lớn hơn Gd và giá thành rẻ hơn. Tiêu biểu là mẫu Gd5Ge2Si2
có |∆Sm|max = 5 J/(kg.K) với ∆H = 20 kOe và TC = 295 K [16]. Cùng hướng nghiên
cứu đó, nhóm của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đạt được |∆Sm|max = 6,2
J/(kg.K) với ∆H = 13,5 kOe và TC = 290 K [5]. Vào thời điểm đó, đây là một kết
quả rất đáng mơ ước của các phòng thí nghiệm nghiên cứu về vật liệu từ nhiệt.
Nhóm nghiên cứu của Chen và đồng nghiệp [19] đã nghiên cứu tính chất từ

thế các nguyên tố. Ví dụ, hợp kim La0,7Sr0,3MnO3 là một chất sắt từ có hiệu ứng từ
nhiệt đáng kể với TC lớn hơn nhiều nhiệt độ phòng, và sau đó TC được làm thấp
xuống tới gần nhiệt độ phòng khi ion La được thay thế bởi ion Er và Eu.
Ở Việt Nam, kết quả nghiên cứu trên hệ La0,7Sr0,3MnO3 của giáo sư Nguyễn
Châu và đồng nghiệp đạt được giá trị biến thiên entropy từ 2,68 J/(kg.K) ở nhiệt độ
315 K trong biến thiên từ trường 13,5 kOe [18]. Kết quả nghiên cứu của giáo sư
Nguyễn Hoàng Lương và đồng nghiệp trên hệ mẫu (La0,4Nd0,6)0,7Sr0,3MnO3 đã đạt
được biến thiên entropy từ cỡ 3,56 J/(kg.K) tại nhiệt độ 293 K khi biến thiên từ
trường cũng là 13,5 kOe [3].
Trên thế giới nhóm của Das và Dey đã nghiên cứu họ manganite có chứa K
của hệ La1-xKxMnO3 (x = 0,05; 0,1 và 0,15) với kích thước tinh thể cỡ nanômet. Họ
đã cho thấy khi nồng độ K tăng dần (từ x = 0,05 đến x = 0,15) thì TC của hợp chất
tăng từ 260 K lên đến 309 K. Việc tăng nồng độ K cũng làm tăng giá trị cực đại của
Sm lên tới 3 J/(kg.K) tại ΔH = 10 kOe.
Điểm mạnh của vật liệu maganite là dễ điều khiển được nhiệt độ hoạt động,
công nghệ chế tạo đơn giản và độ bền hóa học cao. Tuy nhiên, một nhược điểm rất
khó khắc phục của vật liệu này là biến thiên entropy từ lớn chỉ đạt được trong biến
thiên từ trường cao. Với những trường hợp dù đã cho ra entropy từ lớn nhưng giá trị
biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt vẫn thấp vì nhiệt dung của họ vật liệu này khá lớn.
Mặt khác, vật liệu rất nhạy với các biến động về áp suất và nhiệt độ, làm cho giá trị
biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt không ổn định. Chính vì những nhược điểm này nên
nghiên cứu về MCE trong vật liệu maganite trong thời gian gần đây đang chậm lại.


14

1.1.4.3. Hợp kim vô định hình
Các hợp kim vô định hình là đề tài mới được quan tâm gần đây. Loại vật liệu
này có ưu điểm nổi bật là tính từ mềm – tính chất quan trọng trong việc ứng dụng
vật liệu từ nhiệt vào các máy dân dụng.

chế tạo và tỷ phần các nguyên tố.
1.1.4.4. Hợp kim Heusler
Hợp kim Heusler được phát hiện từ lâu nhưng chỉ đến gần đây thì hiệu ứng từ
nhiệt của vật liệu này mới được khai thác. Năm 2003, Zhang và cộng sự đã chế tạo
và nghiên cứu hệ hợp kim Fe2MnSi1-xGex bằng phương pháp phản ứng pha rắn [25].
Chế độ ủ nhiệt ở nhiệt độ cao làm biến đổi pha DO3 thành pha DO19 đơn giản (x = 1)
hoặc là hỗn hợp hai pha DO3 và DO19 (x = 0,6 và 0,8). Biến thiên entropy từ Sm
đạt 1,7 J/(kg.K) trong biến thiên từ trường 50 kOe, nhiệt độ chuyển pha TC = 260 K
[25]. Năm 2006, Li và cộng sự của ông đã tìm hiểu về ảnh hưởng của việc bổ sung
Nb lên tính chất từ và từ nhiệt của hợp kim CoNbxMn1-xSb [13]. Nhiệt độ Curie của
các hợp chất này giảm không đáng kể khi thay đổi nồng độ Nb. Tuy nhiên, điều này
lại làm giảm mạnh MCE của hợp kim (bảng 1.1).
Hiện nay, trong những hợp kim Heusler thì họ vật liệu nền Ni-Mn đang rất
được chú ý. Bằng cách thay đổi hàm lượng Mn hoặc bổ sung các nguyên tố khác ta
có thể kiểm soát được phạm vi nhiệt độ làm việc của chúng trong các ứng dụng làm
lạnh bằng từ trường. Ví dụ, mẫu Ni0,5Mn0,5 có vùng nhiệt độ làm việc xung quanh
nhiệt độ phòng nhưng MCE khá nhỏ. Tuy nhiên, chỉ cần pha thêm Ga, Sb hay Sn
với hàm lượng thích hợp thì đã cho MCE lớn hơn gấp nhiều lần. Việc thêm Ga được
phát triển đầu tiên và cho MCE rất cao. Mặt khác, chúng còn thể hiện hiệu ứng nhớ
hình được kết hợp với sự biến đổi cấu trúc [15]. Với một nồng độ nào đó hợp lý có
thể nhiệt độ chuyển pha cấu trúc trùng khớp với chuyển pha từ, điều này xảy ra sẽ
cho ta biến thiên entropy từ rất lớn (bảng 1.1).
Ưu điểm của vật liệu Heusler là có khả năng cho MCE lớn trong vùng nhiệt
độ phòng, có điện trở suất lớn, giá thành rẻ và chế tạo không quá phức tạp. Tính
nhạy cao của MCE với cấu trúc của vật liệu là một lợi thế tiềm năng để điều chỉnh
hiệu ứng từ nhiệt. Tuy nhiên, đặc tính đó cần phải được sử dụng một cách thận
trọng bởi có thể đưa đến sự biến dạng không kiểm soát được.


16

6,22

[18]

La0,7Sr0,3MnO3

13,5

315

2,68

[15]

(La0,5Pr0,5)0,6Pb0,4MnO3

13,5

322

2,06

[5]

Fe64,5Cr9Si13,5B9Nb3Cu1

13,5

355


1,4

[13]

CoNb0,6Mn0,4Sb

9

463

0,6

[13]

1.2. Tổng quan về hợp kim Heusler
1.2.1. Cấu trúc của hợp kim Heusler
Hợp kim Heusler là loại vật liệu có nhiều tính chất vật lý thú vị. Thuật ngữ
"hợp kim Heusler" được đặt theo tên của nhà khoa học Đức Friedrich Heusler
(1866-1947), người đã phát hiện ra hợp kim Cu2MnAl có tính sắt từ vào năm 1903
mặc dù hợp kim này chỉ chứa các nguyên tố không mang tính sắt từ ở dạng đơn
chất.

a)

b)

Hình 1.6. Cấu trúc mạng tinh thể của hợp kim Heusler đầy đủ (a) và bán hợp
kim Heusler (b) [4].



Eex = 2 J ij  i  j

(1.11)

ij

trong đó Jij là tích phân trao đổi.
Khi Jij > 0, để có trạng thái năng lượng cực tiểu thì hai điện tử phải có spin
song song, ta có trạng thái sắt từ. Khi Jij < 0, trạng thái cho năng lượng tối ưu khi
hai điện tử có spin đối song, ta có trạng thái phản sắt từ. Tích phân trao đổi Jij là một