Tóm tắt luận án Nghiên cứu các tính chất của vật liệu sắt điện không chứa chì nền Bi0,5(NaK)0,5TiO3 (BNKT) pha tạp Li dạng khối và BNKT20 dạng màng

1

MỞ ĐẦU
Vật liệu điện môi – sắt điện cấu trúc perovskite ABO3 (A – đất
hiếm, B – kim loại chuyển tiếp) được ứng dụng rộng rãi trong ngành
công nghiệp điện tử và có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của
xã hội loài người hiện đại. Vật liệu sắt điện thường được sử dụng
trong các thiết bị nhớ, các bộ biến năng áp điện hay công nghệ cảm
biến nhờ khả năng nhạy với những biến đổi cơ, nhiệt, điện v.v. thông
qua sự thay đổi mật độ điện tích dưới tác dụng của ứng suất cơ học
hoặc biến dạng cơ học dưới tác dụng của điện trường [96], [140],
[138], [106]. Ngoài ra, khi được đặt trong điện trường ngoài, vật liệu
sắt điện thể hiện đặc trưng điện môi phi tuyến mạnh, do đó chúng
còn được sử dụng trong các thiết bị chuyển pha, hay bộ lọc tần số
trong công nghệ truyền thông [56]. Vật liệu sắt điện truyền thống nền
Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) đã độc chiếm ở nhiều ngành công nghiệp quan
trọng bởi tính chất áp điện nổi trội của nó. Với các đặc trưng áp điện,
sắt điện và điện môi rất tốt, vật liệu nền PZT rất phong phú về các
ứng dụng, từ bộ phát siêu âm dạng khối trong bể rửa siêu âm tới bộ
cảm biến vi cơ có cấu trúc micromet v.v. Theo kết quả nghiên cứu
của nhóm W. Jo và cộng sự thì thị trường vật liệu trong năm 2014
đạt khoảng 12,29 triệu USD, trong đó mảng vật liệu khối PZT chiếm
khoảng 94,5% thị phần sử dụng [78]. Kết quả khảo sát khẳng định
nhu cầu sử dụng vật liệu PZT trong các ứng dụng là vô cùng lớn.
Tuy nhiên, vật liệu PZT có nhược điểm là hàm lượng nguyên tố
chì (Pb) chiếm khoảng 60% khối lượng. Trong quá trình chế tạo, sử
dụng cũng như tái chế, nguyên tố Pb có thể bay hơi, khuếch tán vào
trong môi trường làm ảnh hưởng tới môi trường sống và sức khỏe
của con người khi nhiễm độc chì một cách trực tiếp hoặc gián tiếp.
Theo báo cáo của Trung tâm Đào tạo và chỉ đạo Bệnh viện Bạch
Mai, biểu hiện nhiễm độc chì cấp tính của người lớn là ảnh hưởng tới

thần kinh trung ương, dẫn tới tình trạng lơ mơ, lẫn lộn, mất trí v.v,
trong đó biểu hiện nhiễm độc chì mãn tính thể hiện ở tình trạng tăng
huyết áp, rối loạn chức năng thận và đục thủy tinh thể v.v. Đối với
trẻ em, tình trạng nhiễm độc chì không biểu hiện rõ ràng, mà chỉ thể
hiện âm thầm qua sự chậm phát triển trí tuệ và thể chất, giảm khả
năng nghe, có các hành vi hung hăng, bạo lực v.v.


2

Sự độc hại của nguyên tố chì đối với môi trường và sức khỏe con
người đã được quan tâm rộng rãi qua hàng loạt các văn bản cùng các
hướng dẫn liên quan của Ủy ban Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc
v.v. tới việc chế tạo, sử dụng và tái chế các linh kiện điển tử có chứa
Pb được ban hành [138]. Các văn bản đó đã thúc đẩy các nhà khoa
học nghiên cứu phát triển vật liệu mới nhằm thay thế cho PZT. Các
vật liệu mới này phải đáp ứng điều kiện thân thiện với môi trường và
sức khỏe của người sử dụng nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu về tính chất
đặc trưng của vật liệu trong việc chế tạo linh kiện. Mặc dù các văn
bản này được ban hành từ những năm đầu thế kỷ 20, nhưng cho đến
thời điểm này, theo thống kê của nhóm W. Jo và cộng sự, vật liệu sắt
điện không chứa chì chỉ chứa một thị phần rất nhỏ (khoảng 1%)
trong thị trường vật liệu sắt điện [78]. Do đó, việc phát triển vật liệu
sắt điện không chì hứa hẹn một thị trường rộng lớn khi nó thay thế
cho các linh kiện điện tử sử dụng vật liệu PZT truyền thống.
Hiện nay ở Việt Nam, vật liệu sắt điện cũng được quan tâm
nghiên cứu ở một số trung tâm nghiên cứu lớn. Điển hình, nhóm của
TS. Chương Văn Trương Đại học Huế nghiên cứu cơ bản và ứng
dụng trên nền vật liệu PZT. Nhóm của PGS. Lê Văn Hồng, Viện
Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam nghiên cứu các

hệ gốm nền PZT, BFO, BTO [4, 5]. Với thế mạnh về nghiên cứu ứng
dụng, nhóm của GS. Nguyễn Hữu Đức, PGS. Phạm Đức Thắng,
PGS. Nguyễn Thị Hương Giang, trường Đại học Công nghệ nghiên
cứu ứng dụng đa pha sắt điện-sắt từ trên nền vật liệu PZT và vật liệu
từ giảo cho các cảm biến. Đặc biệt, dưới sự hướng dẫn của PGS. Vũ
Ngọc Hùng, nhóm MEMS Viện ITIMS, trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội đã có thời gian dài nghiên cứu cơ bản và ứng dụng màng
mỏng PZT cho cảm biến sinh học [122-125].
Tuy nhiên, các nghiên cứu này vẫn chủ yếu tập trung nghiên cứu
cơ bản cũng như định hướng ứng dụng dựa trên vật liệu chứa chì nền
PZT. Các sản phẩm sử dụng linh kiện điện tử loại này sẽ gặp các rào
cản về mặt pháp lý dẫn tới rất khó, hoặc không thể thâm nhập vào
các thị trường tiềm năng như EU, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc v.v. Nhất là
trong giai đoạn hiện nay Việt Nam đang phát triển hợp tác song
phương, đa phương với các nước các tổ chức thương mại trên thế
giới. Do đó, việc nghiên cứu phát triển vật liệu gốm áp điện không


3

chì nhằm thay thế cho vật liệu gốm sắt điện chứa chì thuyền thống
nền PZT là một yêu cầu tất yếu.
Hiện nay, vật liệu sắt điện nền Bi đang được đặc biệt quan tâm
như những ứng cử viên thân thiện môi trường có thể sánh ngang với
vật liệu PZT truyền thống vì ion Bi3+ giống với Pb2+, có khả năng
phân cực mạnh [10, 168]. Với việc thể hiện tính chất áp điện tối ưu
trong lân cận biên pha hình thái (MPB) giữa pha mặt thoi (R3c) và
pha tứ giác (P4mm) [112], hệ BNT-BKT (BNKT) là một trong
những vật liệu không chì có tính chất gần với PZT nhất, với độ phân
cực dư Pr là 38 µC/cm2, hệ số áp điện d33 là 167 pC/N, hệ số ghép

điện cơ k33 cỡ 0,56 [209]. Hơn nữa, các kết quả nghiên cứu chỉ ra
rằng hệ số biến dạng gây bởi điện trường của BNKT (hệ số chuyển
đổi điện-cơ, Smax/Emax) được tăng cường mạnh khi tiến hành pha tạp
hoặc ở dạng dung dịch rắn với một số vật liệu có cấu trúc perovskite
khác như [140]. Cụ thể, tác giả N. Binh và cộng sự cho rằng với việc
thay thế vị trí Ti4+ bằng 2 mol.% Ta+5, gốm Bi0,5(Na0,82K0,18)0,5TiO3
đã cải thiện đáng kể hệ số dẫn nạp áp điện Smax/Emax từ 233 pm/V tới
566 pm/V [15]. Ngoài ra, nhờ việc thay thế 3 mol.% Nb5+ vào vị trí
ion Ti4+, tác giả K. Nam và cộng sự đã cải thiện hệ số áp điện
Smax/Emax lên tới 641 pm/V [112]. Một điều thú vị, tác giả V. Quyet
và cộng sự đã cải thiện hệ số Smax/Emax lên tới 727 pm/V khi đồng
pha tạp Li và Ta trong gốm BNKT [26]. Ngoài ra, gốm [Bi0,5(Na1-xyKxLiy)0,5]TiO3 cũng thể hiện tính chất tối ưu với hệ số áp điện d33 =
231 pC/N, hệ số ghép cơ điện theo mặt phẳng và bề dày tương ứng kp
= 41,0% và kt = 50,5%, độ phân cực dư Pr = 40,2 μC/cm2, và trường
điện kháng EC thấp khoảng 2,47 kV/mm [100]. Những kết quả trên
đây cho thấy các tính chất của vật liệu sắt điện không chì nền
Bi0,5(Na,K)0,5TiO3 đang tiệm cận với tính chất của vật liệu nền PZT
mềm [138].
Về mặt học thuật, mặc dù hệ số biến dạng gây bởi điện trường
của vật liệu nền BNKT đã có thể so sánh được với vật liệu thương
mại PZT (PIC25), tuy nhiên cơ chế làm tăng cường hệ số Smax/Emax
vẫn còn nhiều điều chưa được sáng tỏ. Kết quả nghiên cứu của A.
Moosavi và cộng sự chỉ ra rằng tính chất áp điện của vật liệu thể hiện
mạnh ở biên pha hình thái học [109]. Hệ số Smax/Emax được tăng
cường lớn khi pha tạp hoặc dạng dung dịch rắn với một số vật liệu
sắt điện có cấu trúc perovskite. Kết quả đó được dự đoán là do sự


4

biến dạng cấu trúc xuất phát từ sự khác biệt về bán kính ion của
nguyên tố pha tạp với vật liệu gốc [66], hoặc do sự chuyển pha từ
phân cực sang không phân cực [90]. Các biện luận chủ yếu dựa trên
sự thay đổi hệ số cấu trúc (tolerance factor), được giới thiệu lần đầu
tiên năm 1927 bởi M. Goldschmidt [52]. Tuy nhiên, hệ số cấu trúc
này chỉ đánh giá được vật liệu có cấu trúc perovskite hay không phải
là cấu trúc perovskite chứ không cho biết khi nào vật liệu có cấu trúc
tứ giác, mặt thoi, lập phương hay trực thoi [138]. Chính cơ sở lập
luận đó đã phần nào làm hạn chế các định hướng nghiên cứu và
khiến cho các công thức pha tạp trở nên rất phức tạp [138]. Như vậy,
vấn đề đặt ra là cấu trúc sẽ tiếp tục biến đổi thế nào nếu như hệ số
cấu trúc tiếp tục thay đổi, và điều gì xảy ra nếu ta pha tạp một
nguyên tố khác khi pha cấu trúc đang ở dạng giả lập phương?. Trong
báo cáo của A. Hussain và cộng sự đã chỉ ra rằng, khi thay thế một
hàm lượng nhỏ Zr vào vị trí của Ti thì hệ số biến dạng Smax/Emax được
tăng và đạt giá trị lớn nhất tại hàm lượng Zr khoảng 3 mol.% [66]. A.
Hussain đã giải thích rằng chính sự biến dạng cấu trúc do pha tạp là
nguyên nhân gây nên sự tăng cường độ biến dạng dưới tác dụng của
điện trường [66]. Trong khi đó, S. Lee và cộng sự lại khẳng định sự
tăng cường hệ số Smax/Emax khi thay thế Sn vào vị trí của Ti bắt nguồn
từ sự chuyển pha từ phân cực (tứ giác và mặt thoi) sang không phân
cực (giả lập phương) [90]. Do đó, hiện tượng gì cơ chế gì sẽ xảy ra
nếu vị trí A như Na được thay thế bằng một nguyên tố khác trong khi
hàm lượng Zr và Sn thay thế vị trí Ti được giữ cố định ở giá trị tối
ưu?.
Chính vì những đòi hỏi cấp bách trong thực tế về mặt định hướng
ứng dụng và mặt học thuật, chúng tôi đã chọn đề tài: ‘‘Nghiên cứu
các tính chất của vật liệu sắt điện không chứa chì nền
Bi0,5(NaK)0,5TiO3 (BNKT) pha tạp Li dạng khối và BNKT20
dạng màng„.

Mục tiêu của luận án:
-

Tổng hợp thành công hai hệ gốm áp điện không chì BNKT đồng
pha tạp Li, Sn và BNKT đồng pha tạp Li, Zr bằng phương pháp
phản ứng pha rắn.


5

-

-

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ pha tạp lên cấu trúc, tính
chất sắt điện, tính chất áp điện và tính chất quang của vật liệu.
Trên cơ sở giải thích kết quả thực nghiệm bằng các mô hình lý
thuyết phù hợp, luận án đánh giá được cơ chế tăng cường tính
chất sắt điện và tính chất áp điện của vật liệu, từ đó rút ra được
phương hướng tối ưu nhằm nâng cao tính chất của vật liệu.
Tổng hợp thành công màng sắt điện không chì
Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 (BNKT20) bằng phương pháp quay phủ
sol-gel và nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày lên tính chất sắt
điện và độ dẫn của màng.

Đối tượng nghiên cứu của luận án:
-

Hệ gốm áp điện không chì Bi0,5(Na0,82-xLixK0,18)0,5(Ti0,95Sn0,05)O3

(BNKTS-xLi) với nồng độ Li thay thế, x từ 0,00 đến 0,05.
Hệ gốm áp điện không chì Bi0,5(Na0,78-xLixK0,22)0,5(Ti0,97Zr0,03)O3
(BNKTZ–xLi) với nồng độ Li thay thế, x từ 0,00 đến 0,05.
Màng sắt điện không chì Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 (BNKT20)

Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu:
-

-

Cách tiếp cận của nghiên cứu là vận dụng các mô hình lý thuyết
và kết quả thực nghiệm của các công trình được công bố trên các
tạp chí uy tín để tối ưu hóa quy trình công nghệ, phân tích và
đánh giá kết quả đạt được.
Phương pháp nghiên cứu của luận án là phương pháp thực
nghiệm. Sau khi chế tạo thành công vật liệu chúng tôi tiến hành
khảo sát cấu trúc, đo đạc các tính chất sắt điện, tính chất áp điện
và tính chất quang của vật liệu sau đó phân tích đánh giá kết quả
thu được.

Nội dung của luận án:
-

Khảo sát cấu trúc, phân tích pha tinh thể trên cơ sở phân tích dữ
liệu nhiễu xạ tia X và phổ tán xạ Raman.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ pha tạp lên tính chất sắt điện,
tính chất áp điện, tính chất quang học của vật liệu, từ đó tìm ra
nồng độ pha tạp tối ưu để vật liệu cho tính chất tốt nhất.

6

-

Tổng hợp màng sắt điện không chì BNKT20 bằng phương pháp
quay phủ sol-gel và khảo sát ảnh hưởng của độ dày màng lên
tính chất sắt điện và tính dẫn của màng.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:
-

-

-

Luận án là một công trình nghiên cứu khoa học cơ bản có định
hướng ứng dụng. Đối tượng nghiên cứu của luận án là vật liệu
sắt điện không chì nền BNKT được dự báo có thể thay thế cho
vật liệu sắt điện nền chì PZT.
Luận án đã giải thích một cách rõ ràng cơ chế của sự chuyển pha
cấu trúc trong gốm BNKT khi nồng độ pha tạp tăng.
Luận án đã làm sáng tỏ mối quan hệ khăng khít giữa sự chuyển
pha cấu trúc với sự thay đổi trong tính chất sắt điện, tính chất áp
điện và tính chất quang học của vật liệu nền BNKT.
Trên cơ sở đó luận án đã đưa ra được phương hướng để cải thiện
tính chất áp điện của vật liệu nền BNKT.

Bố cục của luận án:
Luận án được trình bày trong 125 trang (không kể phần mục lục
và danh mục các tài liệu tham khảo) với cấu trúc gồm có:

Mở đầu: Giới thiệu lý do chọn đề tài, đối tượng nghiên cứu, mục
tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và nội dung nghiên cứu
của luận án.
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Các kỹ thuật thực nghiệm.
Chương 3:
Cấu trúc
và
tính chất của
gốm
Bi0,5(NaK)0,5(Ti0,95Sn0,05)O3 pha tạp Li.
Chương 4:
Cấu trúc
và
tính chất của
gốm
Bi0,5(NaK)0,5(Ti0,97Zr0,03)O3 pha tạp Li.
Chương 5: Tính chất của màng sắt điện không chì
Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 tổng hợp bằng phương pháp quay phủ solgel.
Kết luận: Trình bày tóm lược các kết quả chính của luận án.
Các kết quả chính của luận án đã được công bố trong 09 công
trình khoa học (trong đó có 03 bài báo đã được đăng trên tạp chí
chuyên ngành quốc tế ISI, 01 bài báo được đăng trên tạp chí khoa


7

học chuyên ngành trong nước, 05 báo cáo tại Hội nghị trong nước và
quốc tế).
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Nội dung của chương 1 tập trung vào một số vấn đề chính sau:
- Cơ sở lý thuyết về tính chất sắt điện, tính chất áp điện, biên pha
hình thái học của vật liệu sắt điện được trình bày với mục đích cung
cấp cái nhìn sâu sắc về ảnh hưởng của các quá trình khác nhau tới
tính chất của thiết bị sắt điện, như bộ nhớ sắt điện hay các hệ vi cơ
điện tử.
- Những kết quả gần đây trong việc nghiên cứu vật liệu áp điện
không chì nền BNKT được trình bày trên cơ sở phân tích ảnh hưởng
của việc pha tạp nguyên tố và dung dịch rắn loại perovskite ABO3
đến tính chất của vật liệu. Hầu hết các nghiên cứu đều khẳng định sự
cải thiện hệ số áp điện được quan sát ở trên liên quan đến (i) sự méo
cấu trúc, (ii) sự chuyển pha từ pha phân cực sang pha không phân
cực, và (iii) sự phát triển của pha phân cực trong ma trận pha không
phân cực.
- Trên cơ sở quy luật cải thiện tính chất áp điện của vật liệu nền
BNKT được khám phá, chúng tôi đề xuất nghiên cứu tổng hợp và
tính chất của hai hệ gốm Bi0,5(Na0,82-xK0,18Lix)0,5Ti0,95Sn0,05O3
(BNKTS-xLi) và Bi0,5(Na0,78-xK0,22Lix)0,5(Ti0,97 Zr0,03)O3 (BNKTZ–
xLi) (với x = 0,00, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, và 0,05).
- Bên cạnh vật liệu sắt điện dạng gốm, màng mỏng sắt điện cũng
chiếm một vị trí quan trọng bởi được sử dụng trong nhiều ứng dụng
thực tế. Với mong muốn tạo tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo,
chúng tôi đề xuất nghiên cứu chế tạo và tính chất của màng mỏng sắt
điện Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 (BNKT20).
CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Chương này giới thiệu hai phương pháp chế tạo mẫu khối và mẫu
màng được sử dụng trong luận án. Đối với mẫu khối, chúng tôi đã sử
dụng phương pháp phản ứng pha rắn truyền thống để chế tạo các hệ
mẫu BNKTS-xLi và BNKTZ-xLi. Đối với mẫu màng BNKT, chúng

8

tôi đã lựa chọn phương pháp sol-gel bởi sự tiện dụng và hiệu quả của
nó. Để thuận tiện cho tiến trình thực nghiệm, quy trình chi tiết từng
phương pháp được chúng tôi phân tích, trình bày một cách cụ thể.
Ngoài ra, các phương pháp đo khảo sát cấu trúc và tính chất của vật
liệu như phương pháp nhiễu xạ tia X, phổ tán xạ Raman, phổ hấp thụ
UV-Vis, các phép đo tính chất điện, phép đo tính chất áp điện... được
trình bày chi tiết. Chương này có thể coi là cơ sở là tiền đề cho các
bước chế tạo và khảo sát tính chất của vật liệu sau này.
CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA GỐM
Bi0,5(NaK)0,5(Ti0,95Sn0,05)O3 PHA TẠP Li
3.2 Cấu trúc tinh thể của gốm BNKTS-xLi
Với giản đồ XRD được tập trung trong dải 38-42 và 44-48,
hình 3.2 (b) minh họa một cách rõ nét vai trò của ion Li+ và Sn4+ lên
cấu trúc của gốm áp điện không chì BNKT. Trong mẫu gốm BNKT
không pha tạp, dữ liệu XRD cho thấy sự tồn tại đồng thời của pha tứ
giác và pha mặt thoi, điều này được minh chứng bởi sự tách các đỉnh
(003)R/(021)R ở xung quanh góc nhiễu xạ 40 đặc trưng cho pha mặt
thoi và (002)T/(200)T ở góc nhiễu xạ 46,5 đặc trưng cho pha tứ giác.
Tuy nhiên các đỉnh này có xu hướng chập lại thành các đỉnh đơn
(111)PC và (002)PC đặc trưng cho pha giả lập phương khi 5 mol.% Sn
được thay thế cho Ti tại vị trí bát diện, kéo theo sự chuyển pha từ
pha mặt thoi và tứ giác đến pha giả lập phương. Một điều thú vị, khi
nồng độ Li pha tạp tăng, các đỉnh đơn (200)PC and (111)PC lại có xu
hướng tách thành các đỉnh kép (002)T/(200)T và (003)R/(021)R đặc
trưng cho kiểu đối xứng tứ giác và mặt thoi tương ứng, như được
quan sát trong hình 3.2 (b).

9

Hình 3.2 (a) Giản đồ nhiễu xạ tia X của gốm BNKT và BNKTSxLi trong dải góc nhiễu xạ 2: 10-80 và (b) giản đồ nhiễu xạ tia X
của hệ mẫu trong dải góc nhiễu xạ 2: 38-42 và 44-48 .
3.4 Tính chất sắt điện của gốm BNKTS-xLi
Hình 3.5 (a) minh họa chu trình điện trễ (P-E) của các mẫu gốm
BNKTS-xLi ở nhiệt độ phòng. Kết quả cho thấy các mẫu gốm đều có
đường cong điện trễ đặc trưng của vật liệu sắt điện. Để thấy rõ ảnh
hưởng của sự thay thế Li lên tính chất sắt điện của gốm, độ phân cực
cực đại (Pm) và trường điện kháng (EC) được biểu diễn theo nồng độ

Hình 3.5 (a) Chu trình điện trễ của gốm BNKTS-xLi tại nhiệt độ
phòng, (b) sự phụ thuộc của độ phân cực cực đại và trường điện
kháng vào nồng độ Li thay thế.
Li trong hình 3.5 (b). Đối với mẫu BNKTS không pha tạp, Pm có
giá trị là 21,8 μC/cm2. Độ phân cực cực đại chứng kiến một sự tăng
lên đáng kể theo sự tăng nồng độ Li thay thế và đạt giá trị cực đại là


10

25,7 μC/cm2 ở 3 mol.% Li trước khi giảm nhẹ ở các nồng độ Li cao
hơn. Sự cải thiện đáng kể độ phân cực cực đại ứng với sự tăng nồng
độ Li thay thế dưới 3 mol.% rất phù hợp với kết quả phân tích XRD
và phổ Raman phía trên. Khi ion Li thay thế vào vị trí Na của cấu
trúc perovskite, bát diện [TiO6] bị méo dạng, gây nên chuyển pha cấu
trúc từ pha giả lập phương sang pha tứ giác và mặt thoi phân cực
hơn.
3.5 Phổ hấp thụ UV-vis của gốm BNKTS-xLi

Hình 3.7 (b) minh họa sự phụ thuộc của bình phương độ hấp thụ
(αhγ)2 theo năng lượng photon (hγ) của hệ BNKTS-xLi, giản đồ đính
kèm minh họa sự phụ thuộc độ rộng vùng cấm theo nồng độ Li thay
thế. Sự dịch chuyển của đỉnh hấp thụ về phía bước sóng cao hơn xảy
ra khi nồng độ Li thay thế tăng, chứng tỏ độ rộng vùng cấm giảm.
Do đó, giá trị độ rộng vùng cấm Eg được xác định dựa trên phương
pháp ngoại suy tuyến tính giản đồ hấp thụ của gốm BNKTS-xLi áp
dụng cho kiểu dịch chuyển gián tiếp với n = 2. Sự phụ thuộc độ rộng
vùng cấm của gốm vào nồng độ Li thay thế được minh họa trên hình
3.7 (b). Khi nồng độ Li thay thế tăng từ 0 đến 5 mol.%, độ rộng vùng
cấm Eg giảm liên tục từ 2,99 đến 2,84 eV.

Hình 3.7 (a) Phổ hấp thụ UV-vis của gốm BNKTS-xLi với nồng
độ Li pha tạp từ x từ 0 đến 0,05, (b) sự phụ thuộc của bình phương
độ hấp thụ (αhγ)2 theo năng lượng photon (hγ) của hệ BNKTS-xLi,
giản đồ đính kèm minh họa sự phụ thuộc của độ rộng vùng cấm theo
nồng độ Li thay thế.


11

3.6 Tính chất áp điện của gốm BNKTS-xLi
Hình 3.9 (a) minh họa đường cong biến dạng gây bởi điện trường
của gốm BNKT và BNKTS-xLi với điện trường đặt vào là ±6
kV/mm. Nhìn chung, tất cả các đường cong biến dạng đều có dạng
hình cánh bướm (butterfly-shaped) đặc trưng cho kiểu vật liệu áp
điện. Một điều thú vị là, khi ion Sn4+ and Li+ được thay thế tương
ứng cho vị trí của Ti+4 và Na+, thì tính chất áp điện của gốm BNKT
tăng cường mạnh mẽ.

Hình. 3.9 (a) Đường cong biến dạng gây bởi điện trường S-E của
gốm BNKT và BNKTS-xLi với nồng độ Li thay thế từ 0 đến 0,05, (b)
độ biến dạng cực đại và hệ số dẫn nạp áp điện của BNKT và
BNKTS-xLi là hàm của nồng độ Li thay thế.
Từ chu trình S-E, hệ số dẫn nạp áp điện d *33 của gốm BNKT và
BNKTS-xLi được tính toán theo biểu thức d *33 = Smax/Emax và biểu
diễn như một hàm phụ thuộc vào nồng độ Li pha tạp trong hình 3.9
(b). Biểu đồ cho thấy rằng giống như Smax,
tăng mạnh cùng với
sự tăng của nồng độ Li pha tạp và đạt giá trị cực đại là 590 pm/V tại
x = 0,04, trước một sự giảm mạnh xuống 448 pm/V ở 5 mol.% Li
pha tạp.
3.7 Kết luận chương 3
Trong chương này, gốm áp điện không chì BNKTS-xLi với nồng
độ Li thay thế từ 0 đến 5 mol.% được chế tạo và khảo sát tính chất.


12

Dưới đây là tóm lược một số kết quả chính đạt được của hệ gốm chì
BNKTS-xLi:
-

-

Kết quả nghiên cứu đã cho thấy cấu trúc vật liệu chuyển từ pha
giả lập phương sang pha tứ giác/mặt thoi ứng với sự tăng nồng
độ Li thay thế.
Độ phân cực cực đại tăng từ 21,8 đến 25,7 μC/cm2 bắt nguồn bởi
sự thay thế Li vào vị trí A.

Độ rộng vùng cấm của vật liệu BNKTS-xLi cũng chứng kiến
một xu hướng giảm từ 2,99 xuống 2,84 eV.
Hệ số dẫn nạp áp điện cực đại thu được có giá trị là 590 pm/V ở
nồng độ Li pha tạp x = 0,04.
CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA GỐM
Bi0,5(NaK)0,5(Ti0,97Zr0,03)O3 PHA TẠP Li
4.3 Cấu trúc của gốm BNKTZ–xLi

Giản đồ XRD trong dải góc nhiễu xạ quan sát cho thấy các đỉnh
nhiễu xạ rộng và không đối xứng. Điều này được chúng tôi cho là do
sự chồng chập của nhiều đỉnh. Để sáng tỏ vấn đề này, chúng tôi đã
sử dụng phương pháp khớp hàm Lorentzian cho từng đỉnh. Rõ ràng
trong mỗi đỉnh nhiễu xạ hình 4.4 đều là sự kết hợp của hai đỉnh đơn
riêng biệt, như được minh họa bởi các đường đứt nét màu đỏ. Các
đỉnh đôi (003)/(021) và (002)/(200) tương ứng trong dải góc nhiễu
xạ từ 39,0° đến 40,5° và từ 44,0° đến 48,0° là bằng chứng cho thấy
sự đồng thời tồn tại của pha mặt thoi và pha tứ giác trong gốm áp
điện BNKTZ–xLi. Và không có sự chuyển pha nào được quan sát
thấy khi Li được thay thế vào vị trí A của cấu trúc perovskite. Một sự
quan sát kỹ cho thấy vị trí các đỉnh nhiễu xạ có xu hướng dịch về
phía góc nhiễu xạ lớn trước khi đạt trạng thái ổn định ở nồng độ Li
pha tạp là 2 mol.%. Điều đó chứng tỏ ion Li+ gây nên biến dạng nén
cục bộ khi nó được thế vào vị trí Na trong mạng perovskite.


13

Hình 4.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của gốm BNKTZ–xLi với nồng
độ Li thay thế x = 0,00, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04 và 0,05.

Hình 4.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X của gốm BNKTZ–xLi trong dải
(a) từ 39,0° đến 40,5° và (b) từ 44,0° đến 48,0°.
4.4 Quang phổ hấp thụ của gốm BNKTZ–xLi
Ảnh hưởng của sự thay thế Li vào vị trí A lên quang phổ hấp thụ
ở nhiệt độ phòng của gốm BNKTZ được minh họa trong hình 4.5(a).
Để thuận tiện hơn cho việc phân tích, bình phương độ hấp thụ của
gốm BNKTZ–xLi ứng với các nồng độ Li thay thế khác nhau được
biểu diễn theo năng lượng như minh họa trên hình 4.5(b). Sự thay


14

đổi độ rộng vùng cấm của gốm theo nồng độ Li được minh họa trong
hình 4.5 (b). Hình vẽ cho thấy độ rộng vùng cấm giảm nhẹ từ 2,88
eV đến 2,68 eV khi nồng độ ion Li+ thay thế tăng từ 0 đến 5 mol.%.
Vì vậy chúng tôi cho rằng sự giảm Eg trong gốm BNKTZ bắt nguồn
từ sự thay đổi liên kết giữa vị trí A và ô xy khi Li được bổ sung.

Hình 4.5 (a) Quang phổ hấp thụ UV-Vis ở nhiệt độ phòng của
gốm BNKTZ-xLi và (b) bình phương hệ số hấp thụ của gốm BNKTZxLi được biểu diễn theo năng lượng sóng. Giản đồ kèm theo hình 4.5
(b) minh họa độ rộng vùng cấm của gốm BNKTZ-xLi theo nồng độ Li
thay thế.
4.5 Tính chất sắt điện của gốm BNKTZ–xLi
Hình 4.6 minh họa đường cong điện trễ của gốm BNKTZ-xLi ở
nhiệt độ phòng. Nhìn chung, tất cả các mẫu đều cho dạng đường trễ
sắt điện P-E ở nhiệt độ phòng đặc trưng cho vật liệu sắt điện. Độ
phân cực cực đại Pm và độ phân cực dư Pr của gốm theo nồng độ Li
thay thế được liệt kê trong bảng 4.4. Khi nồng độ Li thay thế tăng, cả
độ phân cực cực đại (Pm) và độ phân cực dư (Pr) đều có xu hướng
giảm, từ 46,2 xuống 26,1 μC/cm2 cho độ phân cực cực đại và từ 22,6

xuống 8,4 μC/cm2 đối với độ phân cực dư.


15

Hình 4.6 Đường cong điện trễ ở nhiệt độ phòng của gốm
BNKTZ-xLi với các nồng độ Li thay thế khác nhau.
4.6 Đáp ứng điện môi của gốm BNKTZ–xLi

Hình 4.7 (a) Sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số điện môi trong
gốm BNKTZ-xLi ở tần số 1kHz, (b) sự thay đổi giá trị của Td và Tm
theo nồng độ Li thay thế trong gốm BNKTZ.
Hình 4.7 (a) minh họa sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số điện
môi và độ tổn hao điện môi của gốm BNKTZ-xLi ở tần số 1kHz. Sự
thay đổi giá trị của Td và Tm theo nồng độ Li thay thế trong gốm
BNKTZ được thể hiện trong hình 4.7 (b). Giản đồ cho thấy cả Td và
Tm đều biến thiên theo nồng độ ion Li+ pha tạp. Nhiệt chuyển pha thứ
nhất Td dịch về phía nhiệt độ cao khi nồng độ Li thay thế tăng và đạt


16

điểm cực đại là 411 K ở 2 mol.% Li pha tạp, trước khi giảm xuống
403 K ở 5 mol.%. Trái với Td, nhiệt chuyển pha thứ hai Tm tăng đều
đáng kể từ 557 đến 615 K khi nồng độ Li thay thế tăng từ 0 đến 5
mol.%.
4.7 Tính chất áp điện của gốm BNKTZ–xLi

Hình 4.8 (a) Đường trễ biến dạng gây bởi điện trường một chiều
của gốm BNKTZ-xLi với x = 0,00–0,05, (b) độ biến dạng cực đại

Smax và hệ số áp điện d33 được biểu diễn như một hàm phụ thuộc
nồng độ Li thay thế.
Đường trễ áp điện gây bởi điện trường một chiều của gốm
BNKTZ-xLi với x = 0,00–0,05 được minh họa trong hình 4.8(a).
Dưới tác dụng của trường đơn cực, các mẫu gốm đều cho các đường
cong biến dạng hình nửa cánh bướm đặc trưng cho vật liệu áp điện.
Độ biến dạng cực đại Smax và hệ số áp điện d33 ứng với các nồng độ
Li thay thế khác nhau trong gốm BNKTZ-xLi được xác định và liệt
kê trong bảng 4.6. Để nghiên cứu rõ hơn ảnh hưởng của ion Li pha
tạp lên tính chất áp điện của vật liệu, độ biến dạng cực đại Smax và hệ
số áp điện d33 được biểu diễn như một hàm phụ thuộc nồng độ Li
thay thế, hình 4.8(b). Độ biến dạng của gốm BNKTZ tăng từ 0,42%
đến 0,45% ở điện trường 70kV/cm khi nồng độ Li thay thế tăng từ
0,00 đến 0,02, trước khi giảm về 0,31% ở 5 mol.% ion Li. Xu hướng
tương tự cũng được thể hiện trong hệ số dẫn nạp áp điện Smax/Emax
của gốm BNKTZ, với một sự tăng cường đáng kể hệ số áp điện được
quan sát ở 2 mol.% Li thay thế. Phù hợp với kết quả nghiên cứu được


17

công bố bởi Ali và cộng sự trên gốm nền BNKT pha tạp Zr, mẫu
gốm BNKTZ ở x = 0,00 cho hệ số áp điện d33 là 600 pm/V [68]. Khi
nồng độ Li thay thế tăng, hệ số áp điện Smax/Emax của gốm cũng tăng
và đạt giá trị cực đại là 643 pm/V ở 2 mol.%, giá trị mà có thể so
sánh tương đương với hệ số áp điện tốt nhất của gốm PZT mềm
[142]. Tuy nhiên, hệ số áp điện Smax/Emax sau đó lại có xu hướng giảm
xuống 442 pm/V tại x = 0,05 tương ứng với độ biến dạng 0,31%.
4.8 Kết luận chương 4
Trong mục này, vai trò của ion Li+ pha tạp lên tính chất của gốm

áp điện không chì Bi0,5(Na0,78K0,22)0,5Ti0,97Zr0,03O3 được nghiên cứu
và trình bày chi tiết. Các kết quả nổi bật trong chương này là:
-

-

-

Các đỉnh (021) và (200) có sự dịch chuyển nhỏ về phía góc nhiễu
xạ lớn hơn theo nồng độ Li thay thế. Chứng tỏ thành phần pha
của gốm có sự thay đổi về phía pha mặt thoi trong biên pha hình
thái của gốm BNT.
Hệ số áp điện Smax/Emax của gốm được tăng cường đáng kể từ 600
đến 643 pm/V ở nồng độ Li thay thế x = 0,02.
Độ phân cực cực đại Pm của gốm chứng kiến một sự suy giảm từ
46,2 xuống 26,1 μC/cm2 khi nồng độ Li thay thế tăng từ 0,00 đến
0,05.
Độ rộng vùng cấm của gốm giảm từ 2,88 xuống 2,68 eV ứng với
nồng độ Li thay thế từ 0 đến 5 mol.%.
CHƯƠNG 5: TÍNH CHẤT CỦA MÀNG SẮT ĐIỆN
KHÔNG CHÌ Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 TỔNG HỢP BẰNG
PHƯƠNG PHÁP QUAY PHỦ SOL-GEL
5.1 Cấu trúc tinh thể của màng BNKT20

Hình 5.1 minh họa giản đồ XRD của màng mỏng BNKT20 được
nung ở nhiệt độ 700°C. Dữ liệu nhiễu xạ cho thấy bên cạnh pha đa
tinh thể kiểu perovskite được đặc trưng bởi các định hướng tinh thể
(100), (110) và (200) ở các góc nhiễu xạ 2θ tương ứng 23o, 32,5o và

18

46,5o, màng BNKT20 vẫn chứa đỉnh nhiễu xạ của pha trung gian
pyrochlore không mong muốn tại góc nhiễu xạ 2θ là 30,2° [226]. Sự
hiện diện của pha pyrochlore trong màng mỏng BNKT20 tương tự
kết quả thực nghiệm được quan sát ở màng Bi3,25La0,75Ti3O12 [114]
được cho là bắt nguồn từ sự bay hơi của bitmut, kali hoặc natri ở
nhiệt độ cao.

Hình 5.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng mỏng BNKT20 được
nung ở nhiệt độ 700oC.
5.3 Ảnh hưởng của độ dày lên tính chất sắt điện của màng
BNKT20
Họ đường cong điện trễ (P-E) của màng mỏng BNKT20 tương
ứng với các độ dày khác nhau được đo ở nhiệt độ phòng và được
minh họa trên hình 5.4. Nhìn chung, tất cả các mẫu màng đều cho
đường cong điện trễ có dạng đặc trưng thường được quan sát trong
các chất sắt điện.


19

Hình 5.4 Họ đường cong điện trễ (P-E) của màng mỏng sắt điện
BNKT20 tương ứng với các độ dày khác nhau: (a) 4 lớp, (b) 6 lớp,
(c) 8 lớp, (d) 10 lớp và (e) 12 lớp.
Hình 5.5 minh họa sự phụ thuộc của độ phân cực dư Pr (a) và
trường điện kháng Ec (b) của màng BNKT20 tương ứng với các độ
dày khác nhau theo điện trường. Kết quả phân tích cho thấy khi điện
trường cực đại tăng dưới 200 kV/cm, độ phân cực dư của các mẫu
đều tăng đều. Với mẫu BNKT20-4L, độ phân cực dư Pr tăng từ 2,134

đến 6,178 μC/cm2 khi cường độ điện trường tăng từ 150 đến 190
kV/cm. Xu hướng tương tự cũng được quan sát ở trường điện kháng.
Khi điện trường đặt vào mẫu tăng, trường điện kháng ở tất cả các
mẫu đều có xu hướng tăng.
Hình 5.6 (a) minh họa đường cong điện trễ của màng mỏng
BNKT20 tương ứng với các các độ dày khác nhau của màng, được


20

đo với tần số 1 kHz và điện trường cực đại là ± 150 kV/cm. Khi bề
dày của màng tăng, độ nghiêng của đường cong điện trễ giảm đồng
thời đường cong điện trễ trở nên vuông hơn.Sự nghiêng của đường
cong điện trễ có thể là do sự hiện diện của lớp điện môi xuất hiện
phía trên của chất sắt điện [176], [147]. Lớp điện môi này ngăn cách
các điện tích biên gây bởi sự phân cực với các điện tích bù trên điện
cực.

Hình 5.6 (a) Đường cong điện trễ (P-E) của màng BNKT20 với
các độ dày khác nhau được đo với điện trường cực đại là ± 150
kV/cm và tần số 1 kHz, (b) sự phụ thuộc của độ phân cực dư Pr và
trường điện kháng EC theo độ dày của màng.
Ảnh hưởng của bề dày lên tính chất sắt điện của màng BNKT20
còn được thể hiện qua sự phụ thuộc của độ phân cực dư vào bề dày
của màng. Hình 5.6 (b) biểu diễn sự phụ thuộc độ phân cực dư của
màng BNKT20 ở điện trường cực đại 160 kV/cm theo độ dày. Kết
quả cho thấy khi độ dày của màng tăng, độ phân cực dư Pr bị thay
đổi đáng kể. Ở các màng BNKT20 có độ dày mỏng tương ứng với 4
lớp và 6 lớp, độ phân cực dư có giá trị nhỏ và tăng chậm từ 2,374
đến 3,234 μC/cm2. Khi bề dày của màng tăng, độ phân cực dư tăng

mạnh lên giá trị 7,242 μC/cm2 ở 10 lớp bề dày, sau đó tăng chậm đến
8,414 μC/cm2 ở 12 lớp bề dày.
5.4 Cơ chế dòng dò trong tụ màng mỏng sắt điện
Mật độ dòng dò trong tụ điện sắt điện có thể được chia thành hai
vùng: vùng J-E tuyến tính trong dải điện trường thấp và vùng J-E phi
tuyến trong dải điện trường cao.


21

Hình 5.9 Đặc trưng J-E của màng BNKT20 tương ứng với 10 lớp
bề dày được biểu diễn theo các hiệu ứng khác nhau: (a) Schottky, (b)
Poole-Frenkel, (c) dòng gây bởi điện tích không gian, (d) FowlerNordheim.
Hình 5.9 minh họa mật độ dòng dò của tụ BNKT20 tương ứng
với 10 lớp bề dày trong dải điện trường cao (trên 30 kV/cm. Kết quả
phân tích cho thấy mối quan hệ giữa log(J) với E1/2 và log(J) với
log(E2) tuyến tính hơn nhiều so với các quan hệ còn lại. Điều này
chứng tỏ cơ chế dòng dò trong tụ sắt điện gây bởi hiệu ứng Schottky
và/hoặc dòng điện tích không gian SCLC chiếm ưu thế nổi trội ở dải
điện trường cao. Hay nói cách khác, cơ chế dòng SCLC và cơ chế
tiếp xúc Schottky có thể được sử dụng để giải thích quy luật của
dòng dò trong màng mỏng sắt điện BNKT20.
5.5 Kết luận chương 5
Trong chương này, màng mỏng sắt điện Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3
(BNKT20) có hợp phần gần MPB được chế tạo bằng phương pháp
lắng đọng dung dịch hóa (sol-gel). Dưới đây là một số kết quả chính:


22

-

-

Giản đồ XRD cho thấy các màng mỏng có cấu trúc kiểu
perovskite đặc trưng.
Giá trị độ phân cực dư của màng đo ở điện trường cực đại 150
kV/cm tăng mạnh từ 2,374 μC/cm2 ở màng 4 lớp đến 8,414
μC/cm2 ở màng 12 lớp.
Các hiệu ứng Schottky và SCLC được chúng tôi cho là chiếm ưu
thế nổi trội trong màng mỏng sắt điện BNKT20.
Kết quả phân tích cho thấy mật độ dòng dò trong màng BNKT20
giảm khi bề dày của màng tăng.
KẾT LUẬN

Luận án tập trung nghiên cứu chế tạo và tính chất của hai hệ gốm
sắt điện không chì là BNKTS-xLi và BNKTZ-xLi (với x = 0,00,
0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05) và một hệ màng mỏng sắt điện không chì
BNKT20. Các kết quả và kết luận chung của luận án có thể được
tổng kết và tóm lược một số điểm như sau:
1. Luận án đã chế tạo thành công hai hệ gốm sắt điện không chì là
BNKTS-xLi và BNKTZ-xLi và một hệ màng mỏng BNKT20
đồng thời thực hiện một số phép đo tính chất đặc trưng của loại
vật liệu này.
2. Bằng công cụ phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X và phổ tán xạ
Raman, sự hiện diện của các pha perovskite, quá trình chuyển
pha cấu trúc của vật liệu theo nồng độ Li thay thế được làm sáng
tỏ.
- Đối với hệ BNKTS-xLi, mẫu gốm không pha tạp có cấu trúc
giả lập phương. Khi được thay thế bởi Li, kết quả phân tích

cho thấy cấu trúc vật liệu chuyển từ pha giả lập phương sang
pha tứ giác/mặt thoi ứng với sự tăng nồng độ Li thay thế.
- Đối với hệ BNKTZ-xLi, các đỉnh (021) và (200) có sự dịch
chuyển nhỏ về phía góc nhiễu xạ lớn hơn theo nồng độ Li
thay thế, chứng tỏ thành phần pha của gốm có sự thay đổi về
phía pha mặt thoi trong biên pha hình thái của gốm BNT.
3. Tính chất sắt điện của hệ gốm BNKTS-xLi và BNKTZ-xLi
chứng kiến hai xu hướng trái ngược nhau. Trong khi độ phân cực


23

4.

5.

6.

7.

cực đại trong hệ BNKTS-xLi tăng từ 21,8 đến 25,7 μC/cm2. Độ
phân cực cực đại của gốm BNKTZ-xLi chứng kiến một sự suy
giảm từ 46,2 xuống 26,1 μC/cm2. Tuy nhiên, tất cả các mẫu gốm
trong hệ BNKTZ-xLi đều có độ phân cực cực đại lớn hơn đáng
kể so với hệ BNKTS-xLi.
Hệ BNKTS-xLi và BNKTZ-xLi có tính chất quang khá tương
đồng nhau. Trong hệ BNKTS-xLi, độ rộng vùng cấm giảm từ
2,99 xuống 2,84 eV khi ion Li được thêm vào vị trí A của cấu
trúc. Tương tự, độ rộng vùng cấm của hệ BNKTZ-xLi cũng
chứng kiến một xu hướng giảm nhẹ từ 2,88 xuống 2,68 eV ứng

với nồng độ Li thay thế từ 0 đến 5 mol.%. Tuy nhiên, độ rộng
vùng cấm trong hệ BNKTS-xLi lớn hơn một chút so với hệ
BNKTZ-xLi.
Đặc biệt, việc pha tạp Li vào vị trí A của cấu trúc perovskite đã
cải thiện đáng kể độ biến dạng cũng như hệ số dẫn nạp áp điện
của hai hệ gốm BNKTS-xLi và BNKTZ-xLi. Hệ số dẫn nạp áp
điện cực đại của hệ BNKTS-xLi có giá trị là 590 pm/V ở nồng
độ Li pha tạp x = 0,04. Còn đối với hệ BNKTZ-xLi, hệ số áp
điện Smax/Emax của gốm được tăng cường đáng kể từ 600 đến 643
pm/V ở nồng độ Li pha tạp x = 0,02. So với hệ BNKTS-xLi, hệ
số áp điện cực đại của hệ BNKTZ-xLi lớn hơn đáng kể.
Tính chất điện của vật liệu BNKTS-xLi cũng được chúng tôi
khảo sát thông qua phổ trở kháng phức của gốm phụ thuộc nhiệt
độ đo. Qua phân tích chúng tôi tìm được năng lượng hoạt hóa
của hạt Eg và biên hạt Egb tương ứng là 2,73 và 2,37 eV.
Bên cạnh hai hệ gốm, màng mỏng sắt điện
Bi0,5(Na0,80K0,20)0,5TiO3 (BNKT20) có hợp phần gần MPB được
chế tạo bằng phương pháp lắng đọng dung dịch hóa (sol-gel) và
khảo sát sự phụ thuộc của tính chất sắt điện theo độ dày của
màng.
- Giá trị độ phân cực dư của màng đo ở điện trường cực đại
150 kV/cm tăng mạnh từ 2,374 μC/cm2 ở màng 4 lớp đến
8,414 μC/cm2 ở màng 12 lớp.
- Cơ chế dòng dò trong tụ sắt điện gây bởi các hiệu ứng
Schottky và SCLC được chúng tôi cho là chiếm ưu thế nổi
trội trong màng mỏng sắt điện BNKT20. Kết quả phân tích


24

cho thấy mật độ dòng dò trong màng BNKT20 giảm khi bề
dày của màng tăng.
8. Qua nghiên cứu này, tác giả nhận thấy vật liệu sắt điện không chì
BNKT có tiềm năng rất lớn cần được khai thác cả về nghiên cứu
cơ bản lẫn nghiên cứu ứng dụng. Vì vậy, tác giả dự kiến tiếp tục
thực hiện các hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Cải thiện tính chất của gốm sắt điện không chì nền BNKT
trên cơ sở pha tạp các pha ABO3 khác.
- Nghiên cứu tính chất của màng sắt điện không chì nền BNKT
pha tạp kim loại chuyển tiếp.
- Nghiên cứu tính chất của màng sắt điện không chì nền BNKT
pha tạp đất hiếm.