Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối

Trình bày một số tính chất đặc trưng của hệ vật liệu Perovskite LaMnO3 như: cấu trúc tinh thể hệ vật liệu Perovskite LaMnO3; Hiệu ứng Jahn-Teller; Trạng thái spin và cấu hình spin của các điện tử lớp d trong trường tinh thể bát diện BO6; Tương tác siêu trao đổi; Tương tác trao đổi kép; Hiệu ứng điện trở khổng lồ; Đặc điểm của vật liệu Perovskite La1-xCaxMnO3 thiếu lantan ... Tiến hành thực nghiệm và đánh giá các kết quả thu được
CHƯƠNG 1: MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ VẬT LIỆU
PEROVSKITE LaMnO3 .......................................................................................... 3
1.1. Sơ lược về cấu trúc tinh thể hệ vật liệu Perovskite LaMnO3............................... 3
1.1.1. Cấu trúc tinh thể Perovskite ..................................................................... 3
1.1.2. Trường bát diện, sự tách mức năng lượng và trật tự quỹ đạo trong trường tinh
thể bát diện............................................................................................................4
1.2. Hiệu ứng Jahn – Teller.....................................................................................................7
1.3. Trạng thái spin và cấu hình spin của các điện tử lớp d trong trường
tinh thể bát diện BO6......................................................................................................9
1.4. Tương tác siêu trao đổi (Super exchange - SE) .............................................................11
1.5. Tương tác trao đổi kép (Double exchange - DE)............................................... 12
1.6. Sự tồn tại đồng thời và cạnh tranh giữa hai loại tương tác AFM và FM trong
hợp chất manganite có pha tạp.......................................................................... 14
1.7. Tìm hiểu giản đồ pha của hệ Perovskite La1-xCaxMnO3.................................... 15
1.8. Lý thuyết về hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu Perovskite La1-xCaxMnO3-δ ........ 16
1.8.1. Sơ lược về hiệu ứng từ nhiệt ................................................................... 16
1.8.2. Hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu Perovskite La1-xCaxMnO3-δ ................. 19
1.8.3. Đo hiệu ứng từ nhiệt ............................................................................... 19
1.9. Hiệu ứng từ điện trở lớn (CMR) trong Perovskite manganite .................. 19
1.10. Một số đặc điểm của vật liệu Perovskite La1-xCaxMnO3-δ thiếu lantan ........... 22
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .............................................. 24
2.1. Công nghệ chế tạo mẫu ...................................................................................... 24
2.1.1. Công nghệ gốm ....................................................................................... 24
2.1.2. Công nghệ sol-gel ................................................................................... 25
2.1.3. Chế tạo các mẫu nghiên cứu................................................................... 27
2.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 27
2.2.1. Nghiên cứu cấu trúc: Phép đo nhiễu xạ bột Rơnghen (nhiễu xạ bột tia X)
2.2.2. Phân tích phổ tán sắc năng lượng (EDS) ............................................... 29
2.2.3. Ảnh hiển vi điện tử quét .......................................................................... 29
2.2.4. Phương pháp xác định nồng độ Ôxy δ.................................................... 30
2.2.5. Phép đo từ độ M(T)................................................................................. 30
2.2.5.1. Nguyên lý của phép đo ............................................................... 31
2.2.5.2. Mô tả hệ đo .................................................................................. 31
2.2.5.3. Hoạt động của hệ đo.................................................................... 32
2.2.6. Phép đo điện trở R(T) ............................................................................. 33
2.2.7. Phép đo hiệu ứng từ nhiệt ....................................................................... 35
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 37
3.1. Kết quả phân tích cấu trúc tinh thể .................................................................... 37
3.2. Kết quả phân tích thành phần mẫu..................................................................... 40
3.3. Đo thành phần khuyết thiếu Ôxy ....................................................................... 44
3.4. Sự phụ thuộc của từ độ vào nhiệt độ của mẫu ................................................... 46
3.5. Phép đo hệ số từ hóa động ................................................................................. 49
3.6. Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ.............................................................. 49
3.7. Đo hiệu ứng từ nhiệt – Xác định sự thay đổi entropy từ.................................... 51
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 58

MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển của các ngành kỹ thuật như chế tạo cơ khí, xây dựng,
kỹ thuật điện và điện tử, giao thông vận tải... đều gắn liền với vật liệu, đặc biệt là
những ngành kỹ thuật cao. Ngành nào cũng cần đến các vật liệu với chức năng ngày
càng đa dạng và chất lượng ngày càng cao. Trong khi nguồn tài nguyên thiên nhiên
đang dần cạn kiện thì việc phát hiện, tìm tòi và nghiên cứu những vật liệu mới đã
trở thành một trong các hướng mũi nhọn của các quốc gia.
Một trong những vật liệu được nghiên cứu rộng rãi trong những năm gần đây
là Perovskite và đã trở nên phổ biến trong lĩnh vực khoa học vật liệu mới, đặc biệt
là các vật liệu Perovskite chứa mangan [6, 8, 12, 14, 16].
Có hai yêu cầu quan trọng để đưa một vật liệu mới ứng dụng thực tế, đó là:
1. Nhiệt độ chuyển pha TC phải cao, càng gần nhiệt độ phòng càng tốt.
2. Hiệu ứng từ nhiệt xảy ra phải lớn.
Ngoài việc đáp ứng hai yêu cầu cơ bản trên, vật liệu Perovskite còn có nhiều
tính chất thú vị khác như: có từ trở lớn, có chuyển pha kim loại – điện môi... Đặc
biệt là có nhiệt độ chuyển pha gần với nhiệt độ phòng. Do có nhiều đặc tính điện -
từ - hóa khác nhau nên Perovskite có mặt trong rất nhiều ứng dụng và được coi là
một trong những vật liệu rất lý thú. Nhà vật lý người Ấn Độ C. N. R. Rao từng phát
biểu rằng “Perovskite là trái tim của vật lý chất rắn”[1]. Với tính chất từ điện trở
siêu khổng lồ, Perovskite rất hứa hẹn cho các linh kiện spintronics và các cảm biến
từ siêu nhạy. Với nhiều tính chất đặc biệt như siêu dẫn nhiệt độ cao, sắt điện...
Perovskite rất hữu ích cho nhiều linh kiện điện tử. Ngoài ra, Perovskite với các tính
chất hấp phụ và xúc tác còn được sử dụng trong các pin nhiên liệu.
Một điều đặc biệt lý thú trong hợp chất Perovskite là vật liệu thiếu lantan.
Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, các hợp chất thiếu lantan có nhiều tính chất
thay đổi mà bản chất vật lý của chúng cần được làm sáng tỏ. Trên cơ sở đã tìm hiểu
hợp chất thiếu lantan La0,54Ca0,32MnO3-δ, chúng tui tiếp tục tiến hành nghiên cứu các tính chất vật lý của hợp chất thiếu lantan La0,60Ca0,30MnO3-δ. Trong hợp chất này,
tổng số lượng Lantan và Canxi sẽ nhỏ hơn 1 trong hợp thức danh định. Như vậy, tỷ
số Mn3+ : Mn4+ sẽ thay đổi khác với tỷ số này trong hợp chất đủ lantan. Từ đó sẽ
gây nên những thay đổi đáng kể trong các chuyển pha thuận từ – sắt từ, chuyển pha
sắt từ – phản sắt từ và chuyển pha trật tự điện tích trong vật liệu này. Giải thích kết
quả nghiên cứu dựa trên những lý thuyết cơ bản của các vật liệu từ áp dụng cho
những hợp chất Perovskite.
Ngoài phần mở đầu, nội dung khoá luận bao gồm:
 Chương 1: Một số tính chất đặc trưng của hệ vật liệu Perovskite
LaMnO3.
 Chương 2: Phương pháp thực nghiệm.
 Chương 3: Kết quả và thảo luận.
 Kết luận.
 Tài liệu tham khảo.
Khóa luận này được thực hiện tại Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
CHƯƠNG 1
MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ VẬT LIỆU
PEROVSKITE LaMnO3
1.1. Sơ lược về cấu trúc tinh thể hệ vật liệu Perovskite LaMnO3
1.1.1. Cấu trúc tinh thể Perovskite
Perovskite là tên gọi chung của các vật liệu gốm có cấu trúc tinh thể giống
với cấu trúc của vật liệu gốm canxi titanat (CaTiO3).
Cấu trúc Perovskite được H. D. Megaw đưa ra vào năm 1946 [7] khi xác
định cấu trúc của vật liệu CaTiO3. Ngày nay thuật ngữ này đư ợc dùng chung cho
các vật liệu Perovskite có công thức chung là ABO 3.
Cấu trúc tinh thể của họ Perovskite lý tưởng ABO3 được thể hiện trên hình
1.1a, trong đó, ô mạng cơ sở là một hình lập phương có các hằng số mạng a = b = c
và các góc α = β = γ = 90. Vị trí 8 đỉnh của hình lập phương là cation A (vị trí A),
tâm của hình lập phương là vị trí của cation B (vị trí B), tâm của 6 mặt lập phương
là anion Ôxy (ion ligand). Như vậy, xung quanh mỗi cation B có 8 cation A và 6
anion Ôxy, quanh mỗi cation A có 12 anion Ôxy phối vị (hình 1.1b).
Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể Perovskite lý tưởng (a) và sự sắp xếp của cấu
trúc Perovskite lý tưởng (b)


G25dqIg8A9mzwPx

---