Tóm tắt luận văn thạc sĩ: Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ - điện của vật liệu nhiệt điện hệ orthor ferrit La(TiCoFe)O3

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.2 MB, 5 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ - điện của

vật liệu nhiệt điện hệ orthor ferrit

Vũ Nữ Mai Hoa

Truong Dai hoc Khoa học Tự nhiên

Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý chất ran; Mã số 60 44 01 04

Người hướng dẫn: PGS.TS. Đặng Lê Minh

Năm bảo vệ: 2013

Abstract. Giới thiệu tổng quan về vật liệu nhiệt điện và vật liệu orthorferrit LaFeO3.Các phương pháp thực nghiệm. Trình bày phương pháp chế tạo mẫu và các phươngpháp khảo sát cấu trúc tinh thé, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chat từ của vật liệuchế tạo được. Kết quả và thảo luận. Trình bày những kết quả chế tạo mẫu, nghiên cứu

cau trúc tinh thé, cấu trúc tế vi, tinh chất điện và tính chất từ của mẫu đã chế tạo vàđưa ra những nhận xét, giải thích kết quả.

Keywords. Vật lý chất rắn; Vật liệu nhiệt điện; Khoa học vật liệu.

MO DAU

Hau hết các hoạt động của con người đều liên quan tới việc tiêu thụ năng lượng: từ

việc đi lại, sản xuất tới những nhu cầu tối thiểu của cuộc sống. Trong khi những hoạt động đódiễn ra, năng lượng được chuyền hoá: từ điện năng thành cơ năng, từ năng lượng hóa thạchthành nhiệt hoặc chuyền động... Cho dù chúng có diễn ra theo cách nào thì chắc chắn một

điều là hiệu suất sử dụng năng lượng không bao giờ đạt 100%, ln ln có năng lượng bị

hao phí. Một trong những nguồn hao phí điển hình nhất là thất thốt nhiệt vơ ích. Khơng có gingạc nhiên khi một thống kê chỉ ra 2/3 năng lượng mà loài người sử dụng bị mất trong quátrình tỏa nhiệt. Vì thế, làm sao dé tận dụng nguồn năng lượng déi dào đó là một trong nhữngmục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước và quốc tẾ, đặc biệt đối với các nhà

nghiên cứu về khoa học vật liêu. Một trong các loại vật liệu sử dụng trong lĩnh vực năng

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

lượng là Vật liệu nhiệt điện, đó là vật liệu có thể chuyển hóa trực tiếp năng lượng nhiệt thành

năng lượng điện.

Khi sự quan tâm chú ý tập trung vào việc tìm ra những nguồn năng lượng mới thân thiện

với môi trường đề thay thế những nguồn năng lượng hóa thạch được khai thác đang có nguycơ cạn kiệt dần, gây ơ nhiễm mơi trường thì máy phát điện sử dụng vật liệu nhiệt điện là ý

tưởng hay, phù hợp với những yêu cầu của cuộc sống đặt ra hiện nay.

Đối với một máy phát điện sử dụng vật liệu nhiệt điện, hiệu suất chuyền đôi năng

lượng nhiệt năng thành điện năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: sự chênh lệch nhiệt độtrong khi hoạt động, nhiệt độ trung bình trong suốt quá trình máy hoạt động, chất lượng củavật liệu được sử dụng trong máy. Để đánh giá chất lượng của vật liệu, ta thường dùng đạilượng không thứ nguyên hệ số phẩm chất (the figure of merit Z). Z được định nghĩa là

ao * , ,

Z=—— trong đó: o là độ dân điện (O.cm), œ là hệ sô Seebeck hay năng suât nhiệt điện

(uV/K) và À là độ dẫn nhiệt (W / (cm. K)) của vật liệu . Như vậy, vật liệu nhiệt điện có giá

trị Z lớn trong một dải nhiệt độ hoạt động xác định là điều hết sức quan trọng đối với một máyphát điện. Sự tìm kiếm vật liệu nhiệt điện thường theo hướng vật liệu có hệ số Seebeck và độ

dẫn điện cao đồng thời độ dẫn nhiệt thấp. Vật liệu gốm nhiệt điện có cấu trúc Perovskite được

coi là hệ vật liệu có tiềm năng cho mục đích chế tạo máy phát điện ở vùng nhiệt độ cao. Tuy

nhiên, cơ chế đồng thời tạo ra ơ, ø cao và A thấp đang là vấn đề tranh luận sơi nổi của các

nhóm nghiên cứu vật liệu nhiệt điện.

Vật liệu pervoskite có cơng thức tổng qt ABO3, với A là cation của nguyên tố đấthiếm hay kim loại kiềm thổ (Y, La, Nd, Sm, Ca, Ba...), B là cation của các nguyên tố kimloại chuyên tiếp (Mn, Co, Fe). Sự thay thế các nguyên tố khác vào các vị trí của A hoặc Bhoặc thay thế đồng thời cùng lúc hai vị trí tạo ra rất nhiều sự thay đổi tính chất. Khi có sự pha

tạp, tính chất nhiệt điện của các vật liệu perovskite có khá nhiều hứa hẹn cải thiện để phù hợp

với các mục đích ứng dụng khác nhau . Các hướng nghiên cứu chế tạo và khảo sát vật liệu

pervoskite được thực hiện với các họ vật liệu quen thuộc như SrTiO3, LaMnO;, CaMnOs,

Trước đây, nhóm nghiên cứu vật liệu gốm nhiệt điện của Bộ môn Vật lý Chất rắn, KhoaVật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia-Hà nội, đã chế tạo vật liệuLaFeO; pha tap Ti cho hệ số Seebeck có giá trị đương rất lớn, cỡ mV/K. Tuy nhiên, độ dẫnđiện của vật liệu còn thấp nên chưa thể ứng dụng thực tế được. Nhằm nghiên cứu làm tăng độ

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

dẫn điện của vật liệu nói trên, tơi chọn dé tài “Chế tao và nghiên cứu tinh chất từ - điện củavật liệu nhiệt điện hệ orthorferrit La(TiCoCuFe)O3” làm đề tài cho luận văn.

Nội dụng chính của bản luận văn gồm:

- Mở đầu

- Chương 1: Giới thiệu tổng quan về vật liệu nhiệt điện và vật liệu orthorferrit LaFeO3.- Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm. Trình bày phương pháp chế tạo mẫu và

các phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thé, cau trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của

vật liệu chê tạo được.

- Chương 3 : Kết quả và thảo luận. Trình bày những kết quả chế tạo mẫu, nghiên cứucấu trúc tinh thê, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của mẫu đã chế tạo và đưa ranhững nhận xét, giải thích kết quả.

- Kết luận.

- Tài liệu tham khảo.- Phụ lục.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Chao Wang Hong, Lei Wang Chun, Liang Zhang Jia, Lei Zhao Ming, Liu Jian Su Wen Bin,Yin Na, Mei Liang Mo (2009), “Cu Doping Effect on Electrical Resistivity and SeebeckCoefficient of Perovskite-Type LaFeO3 Ceramics”, Chin. Phys. Lett. Vol. 26 No. 10 107301.2. Das Soma, T.K. Dey (2006), “Temperature dependence of the thermoelectric power of Lai.xK,MnO3; compounds in light of a two phase model”, Physica B, 381, PP. 280-288.

3. Dagotto Elibio, Hotta Takashi, Moreo Adriana (2001), “Collosal Magnetoresistancematerial: the key role of phase separation”, Physics reports 334, PP. 18-93.

4. Giani A., Al Bayaz A., Foucaran A., Pascal-Delannoy F., Boyer A. (2002), “Elaboration ofBlaSe¿ by metalorganic chemical vapour deposition”, Journal of Crystal Growth, 236, PP.

217-220.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

5. Iwasaki Kouta, Tsuyoshi Ito, Masahito Yoshino, Tsuneo Matsui, Takanori Nagasaki, YujiArita (2007), “Power factor of Lai-„Sr,FeO; and LaFe;-yNijO3”, Journal of Alloys and

Compounds 430, PP. 297-301.

6. Iwanaga Shiho (2008), “Thermoelectric properties and applications of Sodium dopedVanadium pentoxide thin films”, PhD. Thesis in Electrical Engineering, University ofWashington, USA.

7. Kanatzidis M.G, Mahanti S.D, Hogan T.P. (2001), “Chemistry, Physics, and Materials

Science of Thermoelectric Materials”, Plenum Press, New York.

8. Kim Minjung, "Structural, electric and magnetic properties of Mn perovskite", Deparment

of Phyics, University of Illinois at Urbana - Champaign, IL61801, USA.

9. LW Tai (1995), “Solid State Ionic” 76 PP. 117.

10. Dang Le Minh, Nguyen Van Du and Nguyen Thi Thuy (2008), “The magnetic and electricproperties of the perovskite compound of LaFeO3 doped Sr, Ti”, Proceeding of the eleventh

Vietnamese-German Seminar on Physcis and Engineering, Nha Trang city from 31 March to

05 April.

11. Mott N. F, Davis E. A. (1971), “Electronic Processes in Non-crystalline Materials”,Clarendon Press Oxford.

12. Mohamed Ahmed Ahmed, Mahrous Rashad Ahmed, Saad Abed El Rahman Ahmed

(2011), “Correlation of Magnetoresistance and Thermoelectric Power in Lai„Li,MnO,Compounds”, J. Electromagnetic Analysis & Applications 3, PP. 27-32.

13. Muta Hiroaki, Kurosaki Ken, Shinsuke Yamanaka (2003), “Thermoelectric properties ofrare earth doped SrTiO3”, Journal of Alloys and Compounds 350, PP. 292-295.

14. Robert R., M.H. Aguirre, P. Hug, A. Reller, A. Weidenka (2007), “High-temperaturethermoelectric properties of Ln(Co, Ni)O3 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Gd and Dy) compounds”,Acta Materialia 55, PP. 4965-4972.

15. Robert R., L. Bocher, M. Trottmanna, A. Reller, A. Weidenkaff (2006), “Synthesis and

high-temperature thermoelectric properties of Ni and substituted LaCoO3”, Journal of Solid

State Chemistry, 179 PP. 3893-3899.

16. S I Vecherskii (2004), Phys. Solid State 46, PP. 1433.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

17. Nguyen Thi Thuy, Dang Le Minh, Ngo Van Nong (2012), “Thermoelectric properties ofCai,Y,MnO: and Cago9Yo.1-yFeyMnO3 perovskite compounds”, Journal of Science and

Technology 50 (1B), PP. 335-341.

[18] Muhammet Toprak, Yu Zhang, Mamoun Muhammed (2003), Chemical alloying and

characterization of nanocrystalline bismuth telluride, Materials Letters 4460, PP. 1 — 7.

19. Ning Wang, Hongcai HE, Yaoshuai BA, Chunlei Wan and Kunihito Koumoto (2009),

Thermoelectric properties of Nb-doped SrTiO3 ceramics enhanced by potassium titanatenanowires addition, Journal of Electronic Materials 38, PP. 1002-1007.

20. J.Y. Yang, T. Aizawa, A. Yamamoto, T. Ohta (2000), Thermoelectric properties of

n-type (BizSe3)x (BizTe3))-, prepared by bulk mechanical alloying and hot pressing, Journal ofAlloys and Compounds 312, PP. 326-330.

21. Y Park C and Jacohson A J, J. Electrochem (2005), Soc 152, PP. 16

</div>