NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU PEROVSKITE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ
KHOA VẬT LÝ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
PEROVSKITE

Cán bộ hướng dẫn: TS.NGUYỄN THỊ THỦY
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH TRỌNG


Lý do chọn đề tài

Hiện nay, con người đang quan quan tâm đến việc tìm ra các nguồn tài nguyên, vật liệu mới có tính chất đặc biệt như: độ bền

01

cao, giá cả thấp, dễ tái tạo và thân thiện với mơi trường.

Gần đây, vật liệu có cấu trúc perovskite ABO3 đã và đang được nghiên cứu một cách mạnh mẽ, do sự đa dạng của các hiện
tượng vật lí thú vị, xuất hiện khi pha tạp với các nguyên tố hóa học khác vào vị trí A hoặc B.

02

Tính chất từ của vật liệu này được ứng dụng để chế tạo các cảm biến từ siêu nhạy, vật liệu ghi từ, đĩa từ và có nhiều triển

03

vọng trong việc chế tạo các linh kiện

Chương 1: Tổng quan

Chương 3. Tính chất từ
của một số vật liệu
perovskite

03
KẾT CẤU
KHÓA LUẬN

02

Chương 2:
Các phương pháp
tổng hợp perovskite

01

về vật liệu perovskite


Chương 1: Tổng
Chương 1: Tổng
quan về vật liệu
quan về vật liệu
perovskite
perovskite

Các tương tác vi mô trong

vật liệu perovskite

Cấu trúc tinh thể của vật
liệu perovskite ABO3

Phần 1.3

Phần 1.1

Sự tách mức
năng lượng trong trường tinh thể và
hiệu ứng Jahn-Teller

Phần 1.2

Hình 1. Cấu trúc tinh thể của perovskite ABO3 thuần.


Chương 1: Tổng quan
về vật liệu perovskite

03

04

Sắt từ

Phản sắt từ

05

02
Thuận từ

Feri từ

01

06

Một số khái niệm cơ bản

Phản sắt từ nghiêng

1.4. Tính chất từ


Chương 1: Tổng quan về vật liệu perovskite

1.8

Đường cong từ nhiệt là đường cong mô tả sự phụ

Đường cong từ hóa là đồ thị mơ tả q trình từ hóa vật từ từ trạng thái ban đầu chưa

thuộc nhiệt độ của độ từ hóa của các vật liệu từ.

nhiễm từ (trạng thái khử từ), mà thể hiện trên đồ thị là sự thay đổi
tính chất
từ

Dịcủa
hướng
từ tinh

Đường cong này cịn có tên là đường cong dạng

Nhiệt độ Curie

(thông qua giá trị của từ độ, cảm ứng từ...) theo giá trị của từ trường ngoài.

thể

Weiss.

1.5

Dị hướng từ tinh thể là dạng năng
lượng trong các vật có từ tính, có
nguồn gốc liên quan đến tính đối
xứng tinh thể và sự định hướng của
6

mơmen từ..

1.7

Đường cong từ hóa
Đường
cong
từ

nhiệt
Là nhiệt độ mà tại đó chất bị mất từ tính. Ở dưới

nhiệt độ Curie, chất ở trạng thái sắt từ, ở trên nhiệt độ
Curie, chất sẽ mang tính chất của chất thuận từ
1.6


Chương 2: Các phương pháp
tổng hợp perovskite

1
2
3
4

Phương pháp gốm

Phương pháp sol - gel

Phương pháp thủy nhiệt

Phương pháp nghiền năng lượng cao


Chương 3. TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU PEROVSKITE

Tính chất từ của hệ
vật liệu LaFeO3

8

Tính chất từ của hệ vật liệu
CaMnO3

1
3

Tính chất từ của hệ vật liệu BaTiO3

2

4

Ứng dụng của vật liệu perovskite


Tính chất từ của hệ vật liệu LaFeO3
3

Tính chất từ của hệ
vật liệu LaFeO3 pha

Cấu trúc

tạp

1

Tính chất từ của hệ vật

2

liệu LaFeO3


Tính chất từ của LaFeO3 pha tạp Pr

Hình 2. Biến thể của từ tính với nhiệt độ từ 5 K đến 340 K tại thực địa áp dụng 5 kOe cho La 1-xPrxFeO3 (x= 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5).
 

Các ZFC từ hóa của mẫu trong phạm vi nhiệt độ từ 5 K đến 300 K được hiển thị trong hình 3.10. Ở hình 3.10 quan sát thấy rằng từ hóa (M) tăng từ từ với khi giảm
nhiệt độ và sau đó tăng mạnh dưới 45 K.

Việc thay thế các ion La

3+

3+
bởi các ion Pr hiệu quả giúp tăng cường sự từ hóa của LaFeO3


Tính chất từ của hệ vật liệu BaTiO3

1
Cấu trúc

3

Tính chất từ của vật
liệu BaTiO3

pha tạp

2
Tính chất từ của hệ vật
liệu BaTiO3


Tính chất từ của BaTiO3 pha tạp Fe

Hình 3. Đường cong từ trễ của các mẫu BaTi1-xFexO3 (với 0.0 ≤x ≤0.5).

Vùng thứ nhất, ứng với x = 0.0 ÷ 0.01- Vật liệu thể hiện tính FM yếu ở vùng từ trường
thấp và tính chất PM ở vùng từ trường cao.

Vùng thứ hai, ứng với x = 0.02 ÷ 0.06-Vật liệu thể hiện tính thuận từ.


Tính chất từ của BaTiO3 pha tạp Fe

Hình 3. Đường cong từ trễ của các mẫu BaTi1-xFexO3 (với 0.0 ≤x ≤0.5).

Vùng thứ ba, ứng với x = 0.07 ÷ 0.12-Vật liệu thể hiện tính FM mạnh ở
vùng từ trường thấp và tính PM ở vùng từ trường cao.

Vùng thứ tư, ứng với x =0.2 ÷ 0.5- Vật liệu thể hiện tính thuận từ.


Hình 4: Giản đồ pha về tính chất từ của vật liệu BTFO

Tính chất từ của hệ vật liệu CaMnO3

i
Nộ

ng
du

01

Cấu trúc

i
Nộ

i
Nộ

ng
du

02

Tính chất từ của hệ vật liệu CaMnO3

ng
du

03

Tính chất từ của CaMnO3 pha tạp


Tính chất từ của CaMnO3 pha tạp Fe

Hình 5. Các đường từ nhiệt FC và ZFC của mẫu Ca1-xFexMnO3
 

 Mẫu nền CaMnO3 thể hiện tính sắt từ yếu, từ độ cực đại của
CaMnO3 vào cỡ 0,04 emu/g (hình 3.27a).

 Hệ Ca1-xFexMnO3 với x = 0,01, đường M(T) đo ở 100 Oe và 10.000
Oe ở chế độ FC và ZFC (hình 3.27b) cho thấy từ độ của mẫu tăng và thể
hiện tính sắt từ yếu.


Tính chất từ của CaMnO3 pha tạp Fe

Hình 5. Các đường từ nhiệt FC và ZFC của mẫu Ca 1-xFexMnO3
 

Ở các mẫu có hàm lượng Fe pha tạp lớn hơn ( x = 0,03; 0,05) từ độ giảm đi chút ít và thể hiện rõ tính chất sắt từ giảm, tính phản sắt từ tăng.


Ứng dụng của vật liệu perovskite

01

02

03

04

Các vật liệu từ cứng

Các vật liệu từ khác

Ứng dụng của vật
Ứng dụng của vật liệu
nano từ trong y, sinh
học

liệu
từ mềm


Ứng dụng của vật liệu perovskite

Hình 6. Sơ đồ của một bộ truyền động
(actuator)bằng tetfenol

Hình 7. Biểu diễn hình khối kích thước của một bit dữ

Hình 8. Sơ đồ biểu diễn cấu tạo của một đĩa cứng

liệu trên một đĩa cứng. Kích thước đã được phóng to lên

 

1000 lần.
 

19


Cảm ơn quý thầy cô
đã quan tâm lắng nghe

Thực hiện: Nguyễn Thanh Trọng