CHẾ TẠO BỘT SnO2 , SnO2:Co VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, KÍCH THƯỚC HẠT, TÍNH CHẤT TỪ CỦA CHÚNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA VẬT LÝ
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
CHẾ TẠO BỘT SnO
2
, SnO
2
:Co VÀ NGHIÊN CỨU
CẤU TRÚC, KÍCH THƯỚC HẠT, TÍNH CHẤT TỪ CỦA CHÚNG
CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÝ CHẤT RẮN
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS.Nguyễn Văn Hùng

Khoá luận tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây, các nhà nghiên cứu vật lý và nhiều nhóm
nghiên cứu khoa học đã tìm ra những vật liệu bán dẫn mới có nhiều ứng
dụng trong khoa học và công nghệ. Đáng chú ý là vật liệu bán dẫn được
pha tạp với các nguyên tố kim loại chuyển tiếp (nhóm 3d) để được các hợp
chất gọi là bán dẫn pha từ loãng (DMS-Diluted magnetic Semiconductors).
Vật liệu này vừa có tính chất bán dẫn, vừa có tính chất từ nên có nhiều ứng
dụng, đặc biệt trong kỹ thuật điện tử.
Nhiều báo cáo khoa học trong thời gian gần đây tập trung vào vật
liệu bán dẫn pha từ loãng điển hình là ZnO pha các nguyên tố nhóm 3d tạo
và đã thu được những kết quả khoa học tốt mở đường cho các ứng dụng
của vật liệu này. Không chỉ dừng lại ở ZnO mà các nghiên cứu tiếp tục mở
rộng tìm kiếm, phát hiện các vật liệu bán dẫn pha từ loãng mới, một trong
số đó là SnO
2
.
SnO

2
là một trong những vật liệu có các ứng dụng thực tế trong
nhiều lĩnh vực khác nhau của khoa học và đời sống. SnO
2
là chất bán dẫn
thuộc nhóm A
IV
B
VI
, nó có vùng cấm rộng (~3,6eV), tính truyền qua cao,
tính dẫn điện và hoạt động hóa học mạnh. Đây là các tính chất hấp dẫn của
vật liệu để tạo ra khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: chế tạo điện
cực pin mặt trời, gương phản xạ nhiệt, sensor hóa học…
SnO
2
đã có những ứng dụng thành công trong các lĩnh vực trên, trong
những nghiên cứu gần đây cho thấy từ những dự đoán lý thuyết ban đầu một
số phòng thí nghiệm đã nghiên cứu pha tạp chất kim loại chuyển tiếp nhóm
3d (Fe, Co, Ni, Mn…) vào SnO
2
. Kết quả các thí nghiệm đã phát hiện SnO
2
là một loại vật liệu bán dẫn pha từ loãng thể hiện tính sắt từ tại nhiệt độ
phòng [2, 3, 4, 5]. Trong đó vật liệu SnO
2
pha tạp chất Co thể hiện tính sắt từ
phức tạp nên nó đang được nhiều nhóm nghiên cứu quan tâm bởi không phải
trên tất cả các mẫu SnO
2
: Co đều quan sát thấy hiệu ứng sắt từ [2, 3, 4].

Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
2
Khoá luận tốt nghiệp
Mặt khác, nguồn gốc và bản chất tương tác dẫn đến hiệu ứng sắt từ
của vật liệu vẫn chưa được các nhà khoa học thống nhất [2, 5].
Những nghiên cứu về SnO
2
đã được tiến hành tại khoa vật lý trong
thời gian vừa qua tập trung chủ yếu về màng mỏng SnO
2
ứng dụng trong
nghiên cứu chế tạo sensor khí [9]. Các nghiên cứu về tính chất từ cũng như
các tính chất khác của vật liệu SnO
2
với tư cách là vật liệu bán dẫn pha từ
loãng chưa được tiến hành.
Với những lí do nêu trên, dựa vào những điều kiện và trang thiết bị
hiện có trong phòng thí nghiệm của tổ bộ môn Vật Lý Chất Rắn, chúng tôi
chọn đề tài của khoá luận là:
“Chế tạo bột SnO
2
, SnO
2
:Co và nghiên cứu cấu trúc, kích thước hạt,
tính chất từ của chúng”.
Mục đích của khoá luận:
- Chế tạo bột SnO
2
và SnO
2

:Co bằng phương pháp hoá tổng hợp.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ tạp chất lên cấu trúc, kích
thước hạt và tính chất từ của vật liệu SnO
2
: Co.
Phương pháp nghiên cứu: Khoá luận được tiến hành bằng phương
pháp thực nghiệm.
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung của
khoá luận được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Tổng quan: Trình bày sơ lược các tính chất vật lý chung
của Sn, SnO
2
, các phương pháp chế tạo và khảo sát mẫu, các nghiên cứu
về vật liệu SnO
2
và SnO
2
pha tạp Co.
Chương 2: Thực nghiệm: Trình bày công nghệ chế tạo và các hệ đo
được sử dụng.
Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
3
Khoá luận tốt nghiệp
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Thiếc và thiếc điôxit
1.1.1. Thiếc (Sn)
Là kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm IV trong bảng hệ thống tuần
hoàn Menđêleep.
Với các đặc điểm sau:

STT cấu hình
electron
bán kính
Nguyên tử(Å)
bán kính
Sn
2+
(Å)
bán kính
Sn
4+
(Å)
năng lượng
ion(eV)
50 5s
2
5p
5
1,40 1,02 0,67 7,432
Khoáng vật cơ bản của thiếc là SnO
2
(Cassiterite “thiếc đá”). Thiếc có
nhiều dạng thù hình: Thù hình β thông thường (thiếc “trắng”) bền ở trên 13,2
o
C
là kim loại trắng bạc có cấu trúc tứ phương với sắp xếp theo hình bát diện đều.
Khi làm lạnh thiếc trắng chuyển thành dạng thù hình α (thiếc “xám”)
có cấu trúc kiểu kim cương và thiếc nát vụn ra thành bột.
Một số hằng số vật lý của Sn:
Nhiệt độ nóng chảy (

o
C) nhiệt độ sôi
(
o
C)
độ dẫn điện
(Ω
-1
m
-1
)
tỉ khối
(g/cm
3
)
231,9 2200 8 7,3
Ở điều kiện bình thường Sn bền với nước và không khí. Khi nhiệt độ tăng
thiếc tác dụng với phần lớn các á kim tạo thành hợp chất Sn (IV): SnO
2
, SnCl
4
.
Thiếc phản ứng với HNO
3
đặc tạo thành Stanic H
2
SnO
3
(xSnO
2

.yH
2
O), với HNO
3
loãng thiếc phản ứng như kim loại tạo thành thiếc
(II) Nitrat:
3Sn + 8HNO
3
= 3Sn (NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Tác dụng với dung dịch nước kiềm khi đun nóng:
Sn + KOH + H
2
O = K
2
Sn(OH)
4
+ H
2
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
4
Khoá luận tốt nghiệp
Điều chế: Thiếc được điều chế bằng cách dùng Cacbon khử
Cassiterite:
C + SnO

2
= Sn + CO
2
Ứng dụng: Thiếc được dùng chủ yếu trong công nghệ đồ hộp
(dạng sắt tây), lá thiếc dùng để đóng gói thực phẩm, dùng trong công
nghiệp kỹ thuật điện [1].
1.1.2. Thiếc điôxit (SnO
2
)
Có màu trắng, khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy: 1127
o
C), khối
lượng riêng 6,95g/cm, cấu trúc kiểu Rutile (các nguyên tử phối trí theo hình
tam giác bát diện) chỉ ra trên hình 1.
Hằng số mạng: a = b = 4,738 Å; c=3,187 Å.
SnO
2
là ôxit kim loại kém hoạt động về mặt hoá học: không tan trong
nước, trong axit và kiềm .

Hình 1. Cấu trúc mạng tinh thể của SnO
2
SnO
2
là ôxit lim loại có năng lượng vùng cấm rộng (khoảng 3,6
eV), truyền qua cao, tính dẫn điện tốt… Đây là những tính chất lý thú
tạo ra khả năng ứng dụng lớn: chế tạo pin mặt trời, gương phản xạ
nhiệt, chất xúc tác [2].
1.2. Tổng quan các nghiên cứu về SnO
2

1.2.1. Cấu trúc và kích thước hạt
Khi pha kim loại chuyển tiếp (Co) vào trong mẫu SnO
2
sự thay thế vị
trí ion Sn
4+
bởi ion Co
2+
trong mạng tinh thể không làm thay đổi cấu trúc tứ
diện của bán dẫn SnO
2
với tỉ lệ thích hợp [2].
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
5
Khoá luận tốt nghiệp
a. Từ phổ nhiễu xạ tia X (XRD), của Sn
1-x
Co
x
O
2
chỉ ra cấu trúc tứ diện
(pha Cassiterite: C) với nhiễu loạn nhỏ do pha bát diện gây ra [2]. Khi x ≥
0,08 xuất hiện đỉnh Co
3
O
4
yếu và tăng dần theo tỉ lệ Co: điều đó được giả thiết
có giới hạn bão hoà của Co pha tạp trong mẫu SnO
2

. Điểm đáng lưu ý khi tỉ lệ
Co tăng lên cường độ pha (C) của SnO
2
giảm, có sự liên quan giữa tỉ lệ Co và
sự tăng dần cấu trúc bát diện. Sự thay đổi cường độ nhiễu xạ pha C (I
c110
) và
cấu trúc bát diện (x
0
) của SnO
2
trình bày trên hình 2a. Sự nhiễu xạ gây ra bởi
cấu trúc bát diện x
0
tính bằng phương pháp cộng chuẩn cho bởi hệ thức: X
o
=
k / [k + (I
c110
/I
0111
)] , k=2,69.10
13
.

Hình 2. Phổ XRD của Sn
1-x
Co
x
O

2
[2].
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
6
Khoá luận tốt nghiệp
Như vậy sự tăng lên của nhiễu loạn do cấu trúc bát diện của SnO
2
với tỉ lệ Co tăng gây nên sự mất trật tự trong cấu trúc, sức căng và kích
thước hạt.
Dựa trên phổ nhiễu xạ tia X, người ta cũng tính toán được kích thước hạt
trung bình trong cấu trúc tứ diện của SnO
2
bằng hệ thức: 0,9 λ /B.cosθ
Với λ: bước sóng tia X kích thích
θ: là góc nhiễu xạ.
B : độ rộng vạch phổ tại mức cường độ cực đại
Tính toán chỉ ra rằng kích thước hạt giảm khi hàm lượng Co tăng
phù hợp với quan sát ảnh SEM: mẫu SnO
2
nguyên chất và pha tap 1% Co
hạt gần có dạng hình cầu: với 1% Co kích thước hạt trung bình ~ 37nm
bằng nửa kích thước hạt nguyên chất SnO
2
~ 70nm thực hiện trong điều
kiện tưong tự.
Khi tỉ lệ Co tăng lên khoảng 5% kích thước hạt trung bình giảm ~ 25nm
điều đó mở ra khả năng nghiên cứu kích thước hạt nano phụ thuộc tỉ lệ Co.
Quan sát phổ nhiễu xạ tia X ( hình 2d) cho thấy : Mẫu không pha tạp
chất có cường độ nhiễu xạ mạnh nhất, khi tỷ lệ tạp chất Co tăng từ 0,5 đến 1%
thì cường độ đỉnh có xu hướng giảm và dịch chuyển về phía góc 2θ lớn.

Nhưng khi x=0,3 thì đỉnh nhiễu xạ lại dịch chuyển về phía góc nhiễu
xạ thấp hơn. Hàm lượng tạp chất Co tăng tới 5%, 8% thì đỉnh nhiễu xạ dịch
chuyển về vị trí như không pha tạp chất xong cường độ giảm mạnh. Sự
thay đổi này liên quan đến sự thay đổi hằng số mạng a và c theo tỉ lệ Co
(hình 2c).
Khi tỉ lệ Co ≤1% hằng số mạng a giảm so với mạng gốc, sự co lại của
mạng được giả thiết là do kích thước của ion và liên kết vùng: sự thay thế
ion Sn
4+
(kích thước 0,69 Å) bởi ion Co
2+
(kích thước 0,58 Å).
Ngược lại quan sát cũng cho thấy sự tăng lên của hằng số mạng a (sự
giãn nở của mạng) khi x≥0,03 điều đó cho thấy sự khác nhau trong cơ chế
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
7
Khoá luận tốt nghiệp
pha tạp: khi tỉ lệ Co lớn sự không thay thế của ion Co
2+
trong liên kết gây
nên sự mất trật tự sâu sắc trong cấu trúc của SnO
2
(sự khác nhau về điện tích
và kích thước của ion Sn
4+
và Co
2+
). Do đó lúc này hằng số mạng a tiếp tục
tăng còn c giảm làm thay đổi hình dạng kích thước mạng và kích thước hạt.
b. Từ phổ Raman: Cường độ đỉnh thay đổi phụ thuộc vào tỉ lệ tạp

chất Co chỉ ra trên hình 3 :
Hình 3. Phổ Raman của Sn
1-x
Co
x
O
2
.
Với SnO
2
tinh khiết (pha C) xuất hiện 3 đỉnh nhiễu xạ 476,630 và
776cm
-1
. Khi pha tạp chất 0,5% và 1% Co xuất hiện thêm 2 đỉnh 300 và
692 cm
-1
. Sự xuất hiện của mode dao động mới được xem như có sự thay
đổi trong cấu trúc vùng, kết quả sự thay thế của Sn
4+
bởi Co
2+
[2].
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
8
Khoá luận tốt nghiệp
Khi lưọng tạp chất tăng lên 3%, 5% xuất hiện thêm đỉnh 196, 480,
520, 617, 688cm
-1
, (đó được xem là mode dao động của Co
3

O
4
[2]). Đồng
thời khi x ≥ 0,03 thấy biến mất đỉnh 630cm
-1
ngược lại đỉnh 776cm
-1
(so với
mẫu SnO
2
nguyên chất) vẫn quan sát được điều đó cho thấy sự nhiễu loạn
cấu trúc mạng khi tỉ lệ Co tăng lên. Từ
căn cứ quan sát sự thay đổi hằng số mạng, sự biến mất của đỉnh phổ Raman
đó được xem như sự không thay thế của Co
2+
vào các vị trí của Sn
4+
trong
liên kết gây ra nhiễu loạn [2].
1.2.2. Tính chất từ
Phép đo từ thực hiện với mẫu SnO
2
tinh khiết (kích thước hạt nano) thấy không
xuất hiện từ tính.
Mẫu Sn
1-x
Co
x
O
2

với x ≤ 0,01 xuất
hiện từ tính ở nhiệt độ phòng (mẫu nung
trong không khí từ 350 đến 600
o
C) [2].
Hình 4a cho thấy khi đo tại nhiệt độ
phòng, chu trình từ trễ mở rộng (mẫu
Sn
0,99
Co
0,01
O
2
nung trong không khí ở 600
o
C),
mẫu có tính chất sắt từ với lực kháng từ H
c
=
9(Oe).
Khi nhiệt độ nung thay đổi, H
c
, M
r
(mẫu Sn
1-x
Co
x
O
2

nung trong không khí tại
350
o
C) là hàm của nồng độ Co. Giá
trị cực đại đo được H
c
=630 (Oe) và từ dư M
r
=31% (mẫu 1% Co nung tại
350
o
C) và giảm dần từ 350 đến 600
o
C (hình 4b). Ngược lại từ độ bão hoà
M
s
tăng dần theo nhiệt độ và đạt đến bão hoà.
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
9
Hình 4. Đường cong từ trễ của Sn
1-x
Co
x
O
2
.
Khoá luận tốt nghiệp
Như vậy với tỉ lệ tạp chất Co ≤ 1% tất cả các mẫu đều thể hiện tính
sắt từ, còn khi nồng độ tăng lên >1% mẫu có tính thuận từ.
Sự xuất hiện tính chất từ trong mẫu Sn

1-x
Co
x
O
2
, x ≤ 0,01 và nó không
hoàn toàn biến mất khi tỉ lệ Co cao có thể giải thích từ XRD, Raman, SEM
[2]. Đó là do mạng SnO
2
co lại, kết quả sự giảm khoảng cách giữa các spin
lân cận của Co
2+
tạo nên các cặp sắt từ. Hơn nữa sự thay thế Sn
4+
trong
SnO
2
bởi Co
2+
, có sự tương xứng tốt về kích thước (bán kính nguyên tử
khác nhau không nhiều) và sự thay thế điện tích đã đóng góp vào từ tính.
Khi nồng độ tạp chất Co ≥ 3% sự mở rộng nhanh của mạng SnO
2
được chỉ ra trên hình 4c: được xem là sự nhiễu loạn gây ra bởi tạp chất làm
thay đổi cấu trúc (chỉ ra trong phổ XRD và Raman). Có thể sự thay đổi cấu
trúc đã triệt tiêu tính sắt từ, do tương tác trao đổi rất nhạy với khoảng cách
giữa các spin [2].
1.2.3. Cấu trúc và tính chất quang của sợi nano tổng hợp từ bột SnO
2
Theo [3] sợi nano SnO

2
được tổng hợp từ bột SnO
2
bằng cách bốc bay
nhiệt trong chân không. Ảnh SEM cho thấy sợi có đường kính từ 10nm đến
120nm, đường kính trung bình ~ 40nm, độ dài mỗi sợi ~ 10 đến 70nm
(hình 5). Phép đo XRD (hình 6a) cho thấy sợi tổng hợp có cấu trúc tứ giác
Rutile hằng số mạng a=0,473 nm, c=0,318 nm. Như vậy sự tồn tại sợi nano
là có thực và có thành phần giống bột SnO
2
.
Quá trình phân tích chi tiết trên hình 6b còn cho thấy có sự dịch
chuyển nhỏ của 3 đỉnh nhiễu xạ so với mẫu bột Δ(2θ)=0,09
o
; 0,1
o
; 0,06
o
tương ứng với các đỉnh (110), (101), (200). Điều đó có nghĩa là khoảng
cách giữa các mặt phẳng mạng của sợi tổng hợp rộng hơn so với mẫu bột
và có sức căng lớn hơn.
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
10
Khoá luận tốt nghiệp

Hình 5. Sự phân bố đường kính cúa sợi nano tổng hợp.
Phân tích phổ Raman cho thấy mẫu bột SnO
2
xuất hiện 3 đỉnh 474,
636, 776cm

-1
phù hợp mode E
g
, A
1g
, B
2g
của khối Rutile SnO
2
(hình 6c).
Với sợi nano, đỉnh Raman dịch chuyển nhỏ, 3 mode dao động xuất hiện
tương ứng E
g
, A
1g
, B
2g
là: 473, 634, 767cm
-1
. Sự dịch chuyển này cho thấy
sức căng của sợi tăng (dịch chuyển đến vùng tần số cao).

Hình 6. Phổ XRD và phổ Raman của sợi tổng hợp.
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
11
(c)
Khoá luận tốt nghiệp
Mặt khác từ hình ảnh TEM và HRTEM (hình ảnh phân giải cao) cho
thấy: sợi nano đồng đều, đơn tinh khoảng cách giữa các sợi là 0,47nm phù
hợp khoảng cách giữa các mặt phẳng mạng lân cận (100) của cấu trúc

Rutile của mạng SnO
2
[4].

Hình 7: Hình ảnh TEM và HRTEM của sợi tổng hợp.
1.2.4. Ảnh hưởng của nguyên tố đất hiếm (La) đến đường đặc trưng vôn -
ampe của SnO
2
: Co, Nb
Với tỉ lệ nhỏ nguyên tố đất hiếm (La) liên kết với SnO
2
ban đầu (ở
dạng Vasistors) làm tăng hệ số α (hệ số góc của đường đặc trưng V-A) từ 9
lên 30 chỉ ra trên hình 8 [6].
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
12
Khoá luận tốt nghiệp
Sự tăng lên của hệ số α như mong muốn do sự phân chia của ion La
2+
làm tăng bán kính biên hạt: làm thay đổi tính chất điện. Mặt khác sự tăng tỉ
lệ La làm tăng tính hấp thụ của O’ và O’’ (vị trí ôxy tại biên hạt): giúp cải
thiện tính chất biên hạt.

Hình 8. Đặc trưng V-A của SnO
2
pha tạp chất
Khi pha thêm Co (dạng CoO) vào SnO
2
, khả năng kết tủa trên 98%,
dung dịch dạng keo, không thấy vón cục. Điều đó được xem là kết quả sự

thay thế Sn
4+
bởi Co
2+
vào vị trí trống của ôxy trong cấu trúc.
Còn khi pha Nb (dạng Nb
2
O
5
) làm tăng lượng electron dẫn nhờ sự
thay thế Sn
4+
bởi Nb
5+
.
Với SnO
2
pha tạp cả hai loại (dạng hỗn hợp Vasistors) giá trị hệ số α
tăng từ 7 đến 12.
Mặt khác bán kính ion La
2+
lớn hơn của Sn
4+
xem như đặc tính cô lập
tại biên hạt. Sự có mặt của Clo trong SnO
2
(dạng Vasitor) làm đặc tính của
nó tốt hơn, vai trò của Clo tăng lên tại vị trí trống của O’ và O’’ (bị mất
trong cấu trúc). Có tác động đến hàng rào biên hạt trong cấu trúc tại bề mặt
biên (vùng biên hạt). Ngoài ra nhờ có La tính hấp thụ tăng lên tại O’ và O’’

cải thiện hàng rào biên.
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
13
Khoá luận tốt nghiệp
1.3. Tổng quan về phương pháp chế tạo vật liệu SnO
2
và SnO
2
: Co
1.3.1. Phương pháp Sol-gel
Phương pháp Sol-gel được dùng để tổng hợp hạt nano ôxít kim loại ở
dạng huyền phù lơ lửng. Đầu tiên cần khống chế kích thước, thành phần
hóa học và vi cấu trúc của các hạt siêu mịn. Tùy thuộc mục đích ứng dụng
các hạt này được sử dụng ở dạng bột, viên nén, màng mỏng mà chúng được
xử lí ở các nhiệt độ khác nhau. Phương pháp này được dùng để tạo ra các
hạt nhỏ với kích thước và hình dạng được thiết kế trước cho các ứng dụng
trong quang học, điện tử học. Quá trình Sol-gel có thể thay đổi qua việc
thay đổi dung dịch và các điều kiện kỹ thuật, để sản xuất các hạt với hình
thù mong muốn [7].
Phương pháp Sol-gel là phương pháp được sử dụng để tạo ra những
vật liệu phức hợp, có độ phân tán cao của các pha thành phần qua cầu nối
polymer - kim loại với độ thuần khiết cao và có tính đồng nhất. Phương
pháp được sử dụng trên cơ sở phản ứng polymer hóa các ankoxit của kim
loại điển hình.
Phương pháp Sol-gel gồm hai quá trình cơ bản:
Thứ nhất: thủy phân hợp chất ban đầu chứa kim loại.
Thứ hai: polymer hoá ngưng tụ rồi đông đặc thành gel rắn, sau đó gel
này được sấy và nung ở nhiệt độ xác định thu được vât liệu rắn ở dạng tinh
thể hoặc vô định hình tùy thuộc điều kiện chế tạo.
1.3.2. Phương pháp thủy phân cưỡng chế

Là phương pháp dựa trên cơ chế hình thành và phát triển mần tinh
thể. Trong một dung môi thích hợp sự thủy phân tạo ra các ion đa nhân
chứa cầu OH như M-OH-M hay cầu ôxy M-O-M là tiền thân của nhân
mầm. Trong dung dịch ion kim loại bị Hidrat hóa. Bản chất của quá trình
này là sự nhường electron của phân tử H
2
O để hình thành 1 liên kết giữa
cation trung tâm và O, có thể ngưng tụ tạo thành các phức đa nhân-keo hóa.
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
14
Khoá luận tốt nghiệp
Nhờ quá trình ngưng tụ mà các monomer chuyển thành đime rồi trime…
polymer, sau đó phát triển thành hạt keo, rồi thành gel, thành hạt.
1.3.3. Phương pháp gốm
Là phương pháp đơn giản tạo ra mẫu bằng cách nghiền cơ học, tạo
hạt với kích thước tương đối lớn và không đồng đều. Phương pháp bao
gồm các quá trình cơ bản:
- Nghiền mẫu bằng phương pháp cơ học.
- Ép mẫu dưới áp suất lớn.
- Xử lí nhiệt [7].
1.4. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Nhiễu xạ tia X
Phương pháp nhiễu xạ tia X là phương pháp nghiên cứu cấu trúc
của vật liệu. Đây là phương pháp hiệu quả và có độ chính xác cao.
Phương pháp nhiễu xạ tia X sử dụng bức xạ điện từ bước sóng cỡ
khoảng cách nguyên tử trong tinh thể. Bước sóng này có tác dụng kích
thích cho các nguyên tử dao động và phát bức xạ thứ cấp. Thay đổi bước
sóng của ánh sáng kích thích ta sẽ có được hình ảnh nhiễu xạ của tinh
thể theo góc tới.
Với sóng điện từ có bước sóng dài và sóng này không xuyên sâu

vào tinh thể mà chỉ kích thích sự dao động của các nguyên tử ở bề mặt
do đó không cho thông tin gì về tinh thể. Nhưng với sóng điện từ có
bước sóng ngắn cỡ khoảng cách nguyên tử thì có khả nănng kích thích
sự dao động của các nguyên tử lớp trong nên điều kiện phản xạ chỉ
được thoả mãn với 1 góc θ nhất định. Đó là điều kiện phản xạ Bragg:
2dsinθ = nλ
Với giá trị bước sóng xác định, có độ lớn cỡ hằng số mạng thì chỉ có
thể có một vài góc θ thoả mãn điều kiện phản xạ Bragg. Chính những góc θ
Lớp 4A – Khoa Vật Lý Trường ĐHSP Hà Nội
15