KHẢO SÁT CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CẤU TRÚC TỪ TÍNH CỦA HỢP CHẤT BaTi1-XMnXO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ NƠTRON
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (359.23 KB, 28 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Võ Đức Bổng
KHẢO SÁT CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CẤU
TRÚC TỪ TÍNH CỦA HỢP CHẤT BaTi 1-XMn XO 3
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ NƠTRON
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Thành phố Hồ Chí Minh – 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Võ Đức Bổng
KHẢO SÁT CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CẤU
TRÚC TỪ TÍNH CỦA HỢP CHẤT BaTi 1-XMn XO 3
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ NƠTRON
Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử
Mã số: 60 44 01 06
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. ĐẶNG NGỌC TOÀN
Thành phố Hồ Chí Minh – 2016
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của TS. Đặng Ngọc Toàn. Các số liệu và kết quả trong luận
văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng công bố trong các công trình
khoa học khác.
Tác giả
Võ Đức Bổng
Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã nhận được rất nhiều sự giúp
đỡ. Học viên xin chân thành gửi lời cảm ơn tới:
- TS. Đặng Ngọc Toàn – Thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn. Thầy đã
nhiệt tình hướng dẫn, đưa ra lời khuyên, ý tưởng thực hiện cho luận văn và
chỉnh sửa để luận văn có thể hoàn thành.
- TS. Trần Tuấn Anh – Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn và góp ý cho luận
văn.
- Phòng thí nghiệm vật lý nơtron – Viện liên hiệp nghiên cứu hạt nhân tại
Dubna – Liên Bang Nga đã giúp đỡ đo đạc số liệu nhiễu xạ nơtron.
- Quý Thầy Cô trong hội đồng khoa học đã dành thời gian đọc và góp ý để
luận văn hoàn chỉnh hơn.
- Quý Thầy Cô trong khoa Vật lý – Trường ĐH Sư phạm Tp.HCM đã giảng
dạy, truyền đạt kiến thức cho học viên từ bậc đại học đến nay.
- Bạn bè và gia đình đã động viên, tạo điều kiện và giúp đỡ học viên trong
suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Hồ Chí Minh, Ngày 3 tháng 9 năm 2016
Tác giả
Võ Đức Bổng
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Chữ viết tắt
Tiếng Việt
DRAM
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động.
MRAMs
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính.
FeRAMs
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên trên cơ sở
vật liệu sắt điện.
BTO
Vật liệu BaTiO 3 không pha tạp Mn.
BTMO
Vật liệu BaTiO 3 có pha tạp Mn.
Danh mục hình vẽ và đồ thị
STT
Hình
Nội dung
1
1.1.
2
1.2.
3
1.3.
Mô hình cấu trúc từ xoắn.
7
4
1.4.
Mô hình sự thay đổi cấu trúc của BaNiF 4 .
8
5
1.5.
Mô hình cấu trúc perovskite lý tưởng.
10
6
1.6.
Cấu trúc hợp chất BTO.
12
7
1.7.
8
1.8.
9
2.1.
10
2.2.
Vật liệu multiferroics mang cả hai tính chất: tính sắt
điện và tính sắt từ.
Mô hình mật độ điện tích của hợp chất multiferroics
BiFeO 3 .
Sự đổi hướng phân cực trong BTO khi thay đổi
Trang
4
7
hướng trường ngoài.
13
Sự thay đổi cấu trúc của BTO theo nhiệt độ.
14
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ máy điều tiết đối với
bước sóng nơtron.
17
Sơ đồ nhiễu xạ nơtron.
18
Sơ đồ minh họa sự khác biệt quãng đường đi
11
19
2.3.
giữa các mặt phẳng mạng liên tiếp.
12
2.4.
Hình cầu Ewald trong mạng nghịch.
21
13
2.5.
Hình cầu Ewald trong nhiễu xạ bột.
22
14
2.6.
Các hình nón Debye - Scherrer và kết quả nhiễu xạ.
22
Sơ đồ minh họa các dạng khác nhau của cấu trúc từ
15
2.7.
tính trong mảng một chiều sắp xếp bởi các nguyên
24
tử.
16
2.8.
Cấu trúc từ tính của MnO.
25
17
2.9.
Sơ đồ minh họa nhiễu xạ từ tính.
26
18
2.10.
Sơ đồ nhiễu xạ bột của hợp chất 𝐴𝐴𝐴𝐴2 𝑀𝑀𝑀𝑀 và cấu trúc
27
19
2.11.
20
2.12.
21
2.13.
Cấu trúc kênh nhiễu xạ DN-12.
31
22
2.14.
Mặt cắt dọc bộ phận chính của DN-12.
32
23
2.15.
Detector và buồng áp suất cao.
32
24
2.16.
Cấu tạo buồng áp suất cao.
33
25
3.1.
Sơ đồ chế tạo mẫu bằng phương pháp gốm.
37
26
3.2.
27
3.3.
từ tính.
Sơ đồ thí nghiệm theo phương pháp thời gian bay
(TOF method).
Cấu trúc hệ thống nhiễu xạ theo phương pháp thời
gian bay.
Mô hình cấu trúc pha tứ giác (nhóm không gian
P4mm) của hợp chất BTO.
Giản đồ nhiễu xạ nơtron ở mẫu BTMO (0 ≤ x ≤ 0,12)
28
29
39
40
ở nhiệt độ phòng được xử lý theo phương pháp
Rietveld.
28
3.4.
29
3.5.
Sơ đồ mức năng lượng trong trường hợp iôn kim loại
chuyển tiếp có mức d trống và mức d không trống.
Mô hình cấu trúc 6H – lục giác của BTMO.
43
45
Nhiễu xạ nơtron trên mẫu BTMO (0,12 ≤ x ≤ 0,5) ở
30
3.6.
nhiệt độ phòng được xử lý theo phương pháp
48
Rietveld.
31
3.7.
32
3.8.
33
3.9.
34
3.10.
Mô hình cấu trúc pha 12R – mặt thoi của BTMO.
Sự phụ thuộc của tỉ lệ các pha vào nồng độ pha tạp
Mn trong BTMO.
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của các thông số mạng và
thể tích ô mạng trong hợp chất BaTi0,99 Mn0,01 O 3 .
Nhiễu xạ nơtron trên mẫu BaTi0,5 Mn0,5 O 3 ở nhiệt độ
thấp được xử lý theo phương pháp Rietveld.
51
52
53
56
Danh mục các bảng
STT Bảng
1
2.1.
Nội dung
Trang
Các tính chất chính của nơtron.
16
Thông số kênh nhiễu xạ DN-12 vào năm 1995 và năm
2
2.2.
1997.
33
Thông số cấu trúc và độ dài các liên kết trong hợp chất
3
3.1.
BaTi0,99 Mn0,01 O 3 ở nhiệt độ phòng.
41
Các thông số cấu trúc mạng và độ dài liên kết trong
4
3.2.
pha 6H – lục giác của BaTi0,9 Mn0,1 O 3 ở nhiệt độ
44
phòng.
Các thông số cấu trúc mạng và dộ dài liên kết trong
5
3.3.
pha 12R – mặt thoi của BaTi0.7 Mn0.3 O 3 ở nhiệt độ
phòng.
49
Mục lục
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục hình vẽ và đồ thị
Danh mục các bảng
Mục lục
Mở đầu .......................................................................................................... 1
Chương 1.Tổng quan ...................................................................................... 4
1.1. Lịch sử phát triển vật liệu multiferroics .................................................. 4
1.2. Tính chất sắt điện và sắt từ cùng tồn tại trong vật liệu multiferroics......... 5
1.3. Phân loại vật liệu multiferroics .............................................................. 8
1.4. Tính chất của hợp chất perovskite ABO 3 .............................................. 10
1.5. Tính chất của hợp chất BaTiO 3 ............................................................ 12
1.6. Tính chất của hợp chất BaTiO 3 pha tạp Mn.......................................... 14
Chương 2.Nhiễu xạ nơtron trên kênh nhiễu xạ DN-12 .................................... 16
2.1. Phương pháp nhiễu xạ nơtron .............................................................. 16
2.1.1. Nơtron trong nhiễu xạ.................................................................... 16
2.1.2. Sơ lược lý thuyết nhiễu xạ nơtron................................................... 18
2.1.3. Nhiễu xạ từ tính............................................................................. 23
2.1.3.1. Cấu trúc từ tính của vật liệu ..................................................... 23
2.1.3.2. Nhiễu xạ từ tính với nơtron ...................................................... 25
2.2. Nhiễu xạ nơtron theo phương pháp thời gian bay (TOF method) ........... 27
2.3. Cấu tạo kênh nhiễu xạ DN-12 .............................................................. 30
2.4. Phương pháp xử lý số liệu (Phương pháp Rietveld) .............................. 34
Chương 3.Kết quả ........................................................................................ 37
3.1. Phương pháp chế tạo mẫu.................................................................... 37
3.2. Cấu trúc tinh thể BTMO ở nhiệt độ phòng ........................................... 38
3.2.1. Cấu trúc tinh thể BTMO với 0 ≤ x ≤ 0,12 ....................................... 38
3.2.2. Cấu trúc tinh thể BTMO với 0,12 ≤ x ≤ 0,5 .................................... 48
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc tinh thể hợp chất
BaTi0,99 Mn0,01 O 3 .................................................................................... 53
3.3. Khảo sát cấu trúc từ tính của BTMO ở nhiệt độ thấp............................. 54
Kết luận ....................................................................................................... 58
Danh mục các công trình đã đăng.................................................................. 60
Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 61
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
