Điều tra, nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác giáo dục, quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường ở quy mô cấp huyện lấy ví dụ huyện ba vì, h

ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠĨ
h ọ• c k h o a h ọ• c T ự
•
• NHIÊN
*********

TÊN ĐÈ TÀI :
CẠNH TRANH TƯƠNG TÁC VÀ s ự NHẢY ĐIỆN TỬ
TRONG MỘT SỐ HỢP CHẤT PEROVSKITE

MÃ SÓ: QT-09-10

C H Ủ TRÌ ĐÈ T À I :
G S.TS. N G U Y Ẻ N H U Y SIN H

ewh0 couocgiaha 7 c 7

TRỤNỌJAMJHỔNGJỊỊ1 ỊH ĨM ^
Ũ Ũ 0ẾŨ 00006Ê

HÀ NỘI - 2009


ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI
HỌC
KHOA HỌC
T ự• NHIÊN
•
•

•
*********

TÊN ĐÈ TÀI:
CẠNH TRANH TƯƠNG TÁC VÀ s ự NHẢY ĐIỆN TỬ
TRONG MỘT SÓ HỢP CHẤT PEROVSKITE

MÃ SỎ: QT-09-10

C H Ủ TR Ì ĐẺ T À I : GS.TS. N G U Y È N H U Y SINH
C Á C CÁN B ộ T H A M GIA:
1. TS. N G U Y Ễ N A N H TU Á N
2. NCV. TR À N Đ ÌN H T H Ọ
3. NCS. v ủ V Ă N KHẢI
4. H V C H . N G Ô T H A N H T Â M
5. H V C H . N G U Y Ễ N M IN H T H Ú Y

HÀ NỘI - 2009


Mục
# lục
•
1.
2.
3.
4.

Báo cáo tóm tắt bàng tiếng Việt
2

Báo cáo tóm tắt bằng tiếng Anh
4
Báo cáo đề tài: Mở đầu
6
Nội dung chính: Sự nhảy điện tử và cạnh tranh tương tác
trong hợp chất perovskite - manganat
7
5. Kết luận
14
6 . Tài liệu tham khảo
14
7. Phụ lục
8 . Bản phô-tô bìa các luận văn Thạc sĩ và Khóa luận tốt nghiệp Đai học
9. Bản phô-tô các báo cáo khoa học của sinh viên
10. Bản phô-tô các bài báo đăng trên các tạp chí khoa học
11. Tóm tắt các công trình nghiên cứu khoa học của cá nhân.
12. Scientific Project.
13. Phiếu đăng ký kết quả nghiên cứu khoa học, công nghệ.
14. Bản phôtô Phiếu đăng ký đề tài nghiên cứu khoa học cấp
Đại học Quốc gia năm 2009.
15. Bản phôtô hợp đồng nghiên cứu khoa học.

2


Báo cáo tóm tắt bằng tiếng Việt (từ 1-3 trang)
Tên đê tài (hoặc dự án): Cạnh tranh tương tác và sự nhảy điện tử trong một sổ
hợp chất perovskite.
Mã số: QT-09-10
Chủ trì đề tài (hoặc dự án): GS. TS. Nguyễn Huy Sinh

Các cán bộ tham gia:
1. TS. Nguỵễn Anh Tuấn.
2. NCV. Trần Đình Thọ,
3. NCS. Vũ Văn Khải.
4. Học viên cao học: Ngô Thanh Tâm.
5. Học viên cao học: Nguyễn Minh Thúy.
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu:
- Tập hợp tài liệu.
- Khảo sát hệ đo: chuẩn nhiệt độ và đo nhiệt độ ở vùng nhiệt độ thấp.
- Tìm hiểu các phép đo: điện trở, từ trở, từ nhiệt và các phép đo từ.
- Chế tạo và phân tích cấu trúc các hệ mẫu nghiên cứu: La|.xCaxMn 0 3 ;
Nd|.xSrxM n03; Lai;XPbxMni_y(TM)ỹo3.
- Đo đạc các thông số điện, từ, nhiệt. Xử lý số liệu, tính toán và vẽ đồ thị.
- Viết báo cáo khoa học và bài báo để công bố.
Các kết quả đạt được:
+ Ket quả khoa học: Đạt được mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài.
+ Ket quả ứng dụng (nếu có):
+ Ket quả công bố: 4 bài báo đăng trên tạp chí khoa học và tuyển tập hội
nghị. 3 báo cáo khoa học tại Hội nghị Khoa học Sinh viên khoa Vật lý.
1.Vũ Văn Khải, Ngô Thanh Tâm, Nguyễn Huy Sinh, Trần Đình Thọ.
Nghiên cứu tỉnh chất của hợp chất Perovskite Nd! xSrxMnOì. Tạp chí khoa học
trường ĐH Sư Phạm HNII - số 8 (2009).
2.

Đào Thị Hòa, Vũ Văn Khải, Nguyễn Huy Sinh, Nguyễn Thị Bích Ngọc.

Hiệu ứng từ nhiệt và các phép đo hiệu úng từ nhiệt. Tạp chí Khoa học trường
ĐH Sư Phạm HNII - số 8 (2009).
3.Trịnh Thị Châm, Nguyễn Huy Sinh, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Minh
Thúy. Nhiệt độ tuyệt đối và phép đo nhiệt độ. Tạp chí Khoa học trường ĐH Sư

Phạm HNII - số 9 (2009).
4.

Vũ Văn Khải, Ngô Thanh Tâm, Nguyễn Huy Sinh, Trần Đình Thọ.

3


Tính chất điện và từ cùa hợp chất Perovskite Ndj-xSrxMnOĩ. Tuyển tập Hội nghị
Vật lý chất rắn Toàn quốc lần VI (11-2009).
+ Kết quả đào tạo:
- Hướng dẫn NCS: 01 (Vũ Văn Khải)
- Luận văn thạc sĩ: 02 (Ngô Thị Phương Thủy, Nguyễn Thị Thương)
- Khóa luận tốt nghiệp đại học: 05 (Trịnh Thị Châm, Đào Thị Hòa,
Ngô Thanh Tâm, Nguyễn Thị Bích Ngọc, Nguyễn Minh Thúy)
- Hướng dẫn sinh viên NCKH: 09 (Trịnh Thị Châm, Đào Thị Hòa,
Ngô Thanh Tâm, Nguyễn Thị Bích Ngọc, Nguyễn Minh Thúy, Vũ Thị
Hải Vân, Nguyễn Văn Tăng, Nguyễn Thị Tuyến, Nguyễn Lập Quyết).
Đã có 3 BCKH tại hội nghị khoa học sinh viên Khoa Vật lý 2009,
trong đó có 1 BCKH được giải nhì).
Tình hình kinh phí của đề tài (hoặc dự án): Đã chi tiêu theo dự toán.
K H O A Q U Ả N LÝ

C H Ủ TR Ì ĐỀ TÀI

(K ý và ghi rõ họ tên)

/■

GS. TS. Nguyễn Huy Sinh

T R Ư Ờ N G ĐẠI H Ọ C IO IO A H Ọ C T ự N H IÊ N

mệu TrtựáKta


Project Summary
Name of Project: Interacting competition and hopping - electrons in some
perovskite compounds.
Code: Q T - 09 -1 0
Principle Investigator: Prof. Dr. Nguyen Huy Sinh.
Projects applicants: Ph.D. Nguyen Anh Tuan.
Reseacher. Tran Đinh Tho,
Ph. D student. Vu Van Khai.
MA students. Ngo Thanh Tam
Nguyen Minh Thuy.
Aim and main contents in Project:
- Collection of the references.
- Investigation o f the measurements: set up the temperature calibration
- To understand the temperature measurements at low temperature in range
of77K - 300K
-To understand the resistivity measurement, magnetoresistance and
magnetocaloric effects and magnetic measurement methods.
- Preparation of samples for study which are including compounds: Lai.
xCaxM n03; Ndi.xSrxM n 0 3; Lai.xPbxMn 1_y(TM)y0 3 .
- Analysis of the structure for the samples and measured their any electric,
magneto, and thermal properties.
-Treated an experiment data for calculation of lattice parameters and
construction o f graphics
- Written reports for the scientific conferences and papers for publication

in scientific journals.
The obtained Results:
+ Scientific results: completed the aims and another tasks of the project.
+ Results for application:
+ Publication results: 04 papers have been publicated and 03 reports have
been presented at student’s Scientific Conference on faculty of Physics,
College of Natural Science
1. Vu Van Khai, Ngo Thanh Tam, Nguyen Huy Sinh, Tran Đình Thọ
Abslut temperature and temperature measurement .Published in scientific
journal. Pedogoic university II HN (2009)
2. Đao Thi Hoa, Vu Van Khai, Nguyễn Huy Sinh, Nguyen Thi Bích Ngoe

5


Electric and magnetic properties ofperovskite Ndi xSrxMnOi compound
Published in Proceedings of 6 th - National Solid State Physics Conference in
Da Nang (11/2009).
3. Trinh Thi Cham, Nguyen Huy Sinh, Nguyen Anh Tuan, Nguyen Minh
Thuy. Magneticaloric effect and its measurement. Published in Scientific
Journal of Pedogogic University II. HN (2009)
4.Vu Van Khai, Ngô Thanh Tâm, Nguyen Huy Sinh, Tran Đinh Tho.
Study on properties o f perovskite Ndị.xSrxMnOĩ system. Published in Scientific
Journal of Pedogogic University II. HN
Training results:
- The results of project will be associated to the Ph. D thesis: 01 (Vu Van
Khai)
- Completed Master of Science Thesis: 02 (Ngo Thi Phương Thúy, Nguyen
Thi Thương)
- Completed graduate thesis: 05 (Trinh Thi Cham, Đao Thi Hoa, Ngo

Thanh Tam, Nguyen Thi Bich Ngoc, Nguyen Minh Thuy)
- Guider of scientific study for students: 09 (Trinh Thi Cham, Đao Thi Hoa,
Ngo Thanh Tam, Nguyen Thi Bich Ngoc, Nguyen Minh Thuy, Vu Thi
Hai Van, Nguyen Van Tang, Nguyen Thi Tuyen, Nguyen Lap Quyet).
Financial situation: spent to the estimated expenditure in contract.

6


BÁO CÁO ĐÈ TÀI
Mở đầu
Đề tài “cạnh tranh tương tác và sự nhảy điện tử trong một số hợp chất
perovskite” mang mã số QT-09-10 được thực hiện từ tháng 4/2009 trong thời
hạn là 12 tháng. Ngoài chủ trì đề tài, còn có 5 cán bộ tham gia trong đó có 1
Tiến sĩ, 1 học viên cao học và 2 học viên cao học.
Mục tiêu và nội dung của đề tài đã được trình bày cụ thể trong trang 3.
Báo cáo tổng kết đề tài được chia làm 3 phần:
Phần 1: Tổng quan.
Phần 2: Nội dung nghiên cứu về “Sự nhảy điện tử và cạnh tranh
tương tác trong hợp chất perovskite- manganate”.
Phần 3: Kết luận
Cuối cùng là tài liệu tham khảo. Những minh chứng cho kểt quả trong
quá trình thực hiện đề tài được trình bày trong phụ lục.
Phần l .Tồng quan
Các hợp chất mangan gốc không pha tạp như LaMn 0 3 , PrM n0 3 và
N dM n0 3 là những chất điện môi ở mọi nhiệt độ và có ký hiệu chung là A B O 3 .
Ví dụ như trong LaM n0 3 khe quang học chỉ cỡ 1,1 ev. Các oxit này chịu sự
chuyển pha phản sắt từ (AFM) ở nhiệt độ Neel với TN « 150K. Trật tự AFM
này thuộc loại A, ở loại này các lớp sắp xếp sắt từ là các cặp phản sắt từ. Bản
chất điện môi của các hợp chất gốc như là tương tác từ dị hướng liên quan đến

cấu trúc của chúng trong sự méo Jahn-Teller (JT) xung quanh các lon Mn3+.

3

A

a

B

3 o
(a)

_r

Hình I: Câu trúc cơ sở của Perovskite A B O 3 ( LaMnOỷ
Khi các chất điện môi được pha tạp lỗ trống (ví dụ La) được thay thế một
phân băng các ion hóa trị 2 thì các ion Mn4+ làm giảm sự méo JT tập thể. cấu
7


trúc đóng vai trò quyết đinh trong việc xác định các tính chất từ và các tính chất
chuyển của các oxit này.
Có hai loại méo JT đặc trưng làm ảnh hưởng đến cấu trúc perovskite của
các manganate:
Thứ nhất là sự tồn tại
nghiêng tập thể của bát diện
MnOõ} đó là sự tạo thành cơ
bản ở dưới 1000K. Sự méo
này là hệ quả của việc thay

đổi các bán kính ion. Đối
với perovskite chứa các
cation ở trung tâm là nhỏ
thì thừa số dung hạn thuộc
loại t < 1. Sự nghiêng của
bát diện là chung cho các
lon Mn tự do
a
b
c
perovskites với t < 1 .
Sự méo thứ hai là sự
Hình 2: Sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mnu :
tăng từ hiệu ứng JT do
a: Dịch chuyển năng lượng do tương tác dipole
Mn3+ làm méo bát điện
b: Tách mức năng lượng trong trường tinh thể
MnOó bàng cách tạo những
c: Tách mức Jahn - Teller.
độ dài liên kết Mn - o dài
và ngắn. Điều này xuất hiện
ở dưới nhiệt độ đặc trưng (Tjt). Hầu hết các sự méo hiệu dụng là méo mặt cơ sở
(được gọi là kiểu Q 2) với một cặp o đối xứng qua đường chéo dịch chuyển ra
phía ngoài và các cặp khác dịch chuyển vào trong. Các nghiên cứu gần đây đã

X

cho thấy rằng sự méo JT bao gồm sự dịch chuyển các ion oxy >0,1 Ầ có thể
tách vùng eg của manganate và mở ra khe ở mức Fecmi.
Trong hình 2 chúng tôi giới thiệu giản đồ vùng của LaMnƠ 3 để làm sáng

tỏ sự méo mạng JT tách vùng dẫn và làm thành vật liệu điện môi. Ta sẽ thấy
rằng ở phía dưới nơi mà các lỗ trống pha tạp làm giảm đi sự méo mạng JT và
làm thành vật liệu kim loại ở mức lỗ ứống lấp đầy >0,18. cấ u trúc perovskite
có sự méo orthorhombic (trực thoi) (b > a > c/ 4 Ĩ ) và ô cơ sở được tạo thành từ
4 đơn vị công thức có thể sắp xếp vào trong sự đối xứng Pbnm (hoặc Pnma).
Các tính toán cấu trúc điện tử cho thấy rằng nếu tinh thể là lập phương và
tương tác trao đôi những nguyên tử lân cận J^b = J" = 30meV thì không có sự méo
mạng JT.
Sự méo mạng trong LaM n0 3 sẽ xảy ra khi tương tác trao đổi giảm xuống
và trở thành dị hướng với J"b = 9meV và J" = 3meV. Điều này có thể so sánh với

8


tương tác ứao đổi củ anguyên tử lân cận gần nhất ( J”) đ ó là loại AFM Với
Jtoui = 2 JC+ 8Jcn ~ 19meV. Giá trị này gần bằng giá trị kBTN của vật liệu. Tương
tác trao đổi FM ( ) và AFM (Jtotal) dẫn đến trật tự AFM loại A trong các vật
liệu này. Khi pha tạp, cấu trúc thay đổi dọc theo trật tự từ.
Phần 2. Nội dung nghiên cứu về “ Sự nhảy điện tử và cạnh tranh tương
tác trong hợp chất perovskite- manganate”
Các hợp chất mangan pha tạp lỗ trống LaMnƠ 3 có tỉ phần nhỏ Mn4* (cỡ
> 5%). Để trở thành trật tự AFM ở những nhiệt độ thấp (TN« 150K). Khi La3+
trong LaM n0 3 được thay thế bằng các cation 2+ như trong hợp chất Lai.
xAxMnƠ3 (A = Ca, Sr, Ba) thì tỉ phẩn Mn4+ tăng lên và sự méo orthorhombic
giảm đi, vật liệu sẽ trở thành sắt từ (FM) với nhiệt độ chuyển pha Curie (Tc) ở
giá trị (x) xác định và là kim loại ở dưới T < Tc. Mômen từ bão hòa cỡ 3,8 |iB,
giá trị này gần đúng với giá trị ước tính bằng lý thuyết trên cơ sở các momen từ
chỉ có Spin định xứ. Điều này cho biết rằng các điện tử dẫn là hoàn toàn phân
cực Spin. Đại lượng đặc trưng cho tán xạ Neutron trên hợp chất
La0 67Ca033M 11O 3 là hàng số D đã được xác định « 150 - 170 meVẦ. Mô hình

Heisenberg đơn giản tiên đoán giá trị của D cỡ 1 8 - 2 0 meVA và Tc cao, nàm
trong khoảng 900 - 1000K. Điều này đưa đến nhận xét là sự méo mạng có thể
sinh ra từ sự giảm Tc đến dưới 400K. Ở dưới nhiệt độ Tc, các manganat biểu
hiện độ dẫn giống như kim loại. H.2 minh họa sự xuất hiện trạng thái FM và sự
chuyển pha từ trạng thái kim loại sang điện môi như thế nào xung quanh Tc.
Sự quan sát đồng thời về biểu hiện electron tập thể và FM trong các
mangannat được giải thích theo cơ chế tương tác trao đổi kép Zener (DE). Quá
trình cơ bản trong cơ chế này là sự nhảy của lỗ trống d từ Mn4+ (d3, tị , s = 3/2)
sang Mn3+ (d4, tjgeg, s = 2) thông qua oxy, như vậy các ion Mn4+ và Mn3+ đổi
chỗ cho nhau theo mô hình sau: Mn3+0 2’Mn4+ —>Mn4+0 2"Mn3+

Mn

Mn

e

\er

Mn

e

e-

i
l . í i Q
i
t

o3
M nu

0’

*
Mn‘* ì

o

Mn3*

t
í

Mn^* t

Hình 3. Mô hình cơ chế tương tác trao đổi kép của chuỗi
-Mn3+- 0 2-Mn^-Mni+- 0 2~MnJ+9


v ấn đề này bao gồm sự chuyển các electron (e') từ vị trí Mn3+ sang ion
oxit trung tâm và cùng lúc đó có sự chuyển e' từ ion oxit đó sang vị trí Mn4+
Sự chuyển dời này phù hợp với sự trao đổi kép (DE). Ở đây có sự trao
đổi năng lượng trong hệ nếu các Spin của hai quỹ đạo d song song nhau. Vậy là
năng lượng thấp nhất của hệ ứng với sự xắp đặt các Spin song song trên các ion
Mn3+ và Mn4+. Trong thực tế đây là vị trí trong cùng của các Spin thuộc các quỳ
đạo d không lấp đầy liên hợp của các ion Mn kéo theo sự gia tăng tỉ lệ nhảy của
các e' và do đó làm tăng độ dẫn điện. Như vậy cơ chế này dẫn đến sự tàng
cường độ dẫn điện để tạo nên liên kết FM. Có thể cho rằng ở đây tương tác trao

đổi intra - nguyên tử (J) là lớn so với tích phân trao đôi tjj giữa hai vị trí Mn.
Hệ thức giữa độ dẫn điện và FM theo cơ chế DE như giả định ban đầu
của Zener nhận được như sau:
Độ lớn của năng lượng trao đổi là E:
_ hv
(m
1)
2

ở đây V là tần số giao động của e' giữa hai vị trí Mn. Hệ số khuếch tán
cho ion Mn4+ được định nghĩa là:
D -£
(2)
h
Với a là tham số mạng. Sử dụng phương trình Enstein liên quan đến độ
dẫn ơ và D, ơ = ne ^ với n là số ion Mn4+ ttên một đon vị thể tích ta nhận
kBT

được:
ơ=

"

(3)

ahkgT
Ở đây X là tỉ phần các ion Mn4+ trongLai.xAxM n 0 3. Donhiệt độ curie
FM (Tc) liên quan đến năng lượng trao đổi theo hệ thứcgần đúng,8 « kBT nên:
X62 T

(4)
ah T
Phương trình (4) biểu diễn sự liên quan giữa độ dẫn điện với Tc và tỉ
phần các ion Mn4+. Do vậy chúng tôi dự đoán ràng chuyển pha kim loại - điện
môi trong các manganat sẽ xuất hiện ở Tc. Tương tác trao đổi (DE) có tác động
mạnh đến các thông số cấu trúc cũng như góc Mn-O-Mn hoặc tích phân truyền
Mn-Mn.
Các điện tử tịgcủa ion Mn3+ định xứ trên vị trí Mn làm tăng spin định xứ

đên 3/2, nhưng trạng thái eg sẽ là lai hóa với trạng thái oxy 2p, nó có thê trớ
thành định xứ hoặc tập thể và chỉ những e" đó mới có các spin xắp xếp song
song để làm tăng độ dẫn trong quá trinh nhảy. Giữa các điện tử eg và t32gcó
tương tác theo công thức Hund rất mạnh. Công trình nghiên cứu của
10


Goodenough đã chỉ rõ ràng trạng thái FM đã được dẫn sắt không chỉ bàng
tương tác kép (DE) mà còn bằng cả bản chất của các tương tác siêu trao đổi
(SE).
x
Trong khi mô tả bản chất của DE và SE, de Gennes cho biết rằng cấu trúc
từ non - collinear được tạo thành ở các nồng độ trung gian giữa các trạng thái
FM và AFM. Điều đó có thể gọi tên tương tác SE. Mn 3+-0-M n4+ là FM trong
khi các tương tác Mn 3+-0-M n3+ và Mn4+-0-M n4+ lại là AFM. Các tương tác từ
phụ thuộc rất mạnh vào sự méo cấu trúc, điều này được minh chứng bàng các
tính toán cấu trúc điện tử trong các hợp chất perovskite.
‘ĩb a
Mn

P* _
am
Mn

Hình 4. Sự xen phủ quỹ đạo và chuyển điện tử trong tương tác SE

Các nghiên cứu những năm gần đậy đã đưa ra vai trò bản chất của tương
tác DE và cho biết ràng vai trò quyết định của mạng và các tương tác điện tử mạng. Để tìm hiểu bản chất của các tính chất chuyển ta cần phải giả thiết ràng
sự đổi xứng mạng toàn bộ giống như những sự méo mạng cục bộ.
Trong dãy hợp chất La].xAxMn 0 3 khi giá trị X = 0 (LaM n03) và X = 1
(AMn03)s các hợp chất này là phản sắt từ (AFM) điện môi ở những nhiệt độ
thấp ứng với các loại trật tự A và G. Trong loại trật tự A, các Spin xắp xếp FM
trong các mặt nhưng các mặt lại được xắp xếp theo trật tự AFM. Thêm vào đó
các ion A làm giảm sự méo JT. Trong thực tế, kiểu méo 0 2 đã làm tăng các
khoảng cách dài và ngắn M n-0 dẫn đến tương tác trao đổi dị hướng, sự dịch
chuyển độ méo làm giảm tương tác AFM, ngược lại nó phá vỡ trật tự AFM.
Biểu hiện AFM bắt đầu xuất hiện với nó khi các thành phần là X ~0,1 đến
X~Q,3 các họp chất này biểu hiện cả hai đặc trưng AFM và FM, Thành phần có
X = 0,3 là hoàn toàn FM trong khi đó các thành phần X > 0,5 l ạ i là AFM.

11


350
300
250
s

200

ISO
100

so

0

0,0 0,1 0,2 03

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

DC

1,0

Hình 5. Giản đồ pha cùa hệ LaỊ.ICa1M n 0 3

Sự chuyển trạng thái AFM trong các hợp chất Lai_xAxMn 0 3 là hoàn
toàn rõ nét như h.3 mô tả. Mặc dù các maganat có X > 0,5 có bản chat AFM,
những cluster FM Mn 3+-0-M n4+ sẽ hiện diện trong giữa AFM h.3(a,b) minh
họa các tính chất điện và từ của các họfp chất Lai_xCaxMn 0 3 và Lai.xSrxM n0 3
thay đổi theo thành phần. Các giản đồ pha ở đây cho biết các tính chất và hiện
tượng của các họp chất này.
Thông thường vật liệu là kim loại - FM ở dưới nhiệt độ Tc. Khi 0,2 < X <
0,5 nó trở thành điện môi thuận từỷơ nhiệt độ T > Tc. Trong một vùng hẹp (x <
0,2) có trạng thái điện môi AFM spin nghiêng (CSI) hoặc trạng thái FM điện
môi. Trật tự điện tích cũng có thể xuất hiện trong vùng này nhưng thông thường
horn là trong vùng 0,3 < X < 0,7. Khi X > 0,5 thì các vật liệu thường là AFM
điện môi trờ thành thuận từ kim loại hoặc điện môi ở trên TN. cần lưu ý rằng
CaMnOí và SrM n0 3 (x = 0,1) là các chat AFM điện môi. Sự mở rộng vùng sắt

từ kim ỉoại phụ thuộc vào vị trí cation A, vùng này sẽ lớn hơn khi A = Sr so với
khi A = Ca. Như vậy nhiều hợp chất manganat có biểu hiện trật tự điện tích,bản
chất của nó phụ thuộc vào kích thước của cation A.
Trong hợp chất LaMnƠ 3, La là nguyên tố có thể thay thế bằng các ion
hóa trị 2 để cải thiện tính chất của nó. Với một lượng thay the X > 0,2 thì hợp
chất Lai.xAxMn 0 3 có thể trở thành cấu trúc rhombohedral hoặc giả lập phương.
Do đó cấu trúc của các hợp chất Lai.xAxM n0 3 được mô tả như cấu trúc
orthorhombic (Pbmn), rhombohedral (R3c) hoặc giả lập phương với sự thay thế
tương tự cho các manganat - đất hiếm khác như Ln!.xAxMn 0 3 (Ln = Pr, N d ..
Tương tác chuyển của các điện tử eg là lớn hơn trong các pha thombohedral và
giả lập phương so với pha orthorhombic bởi vì góc Mn-O-Mn trở thành xấp xỉ
180°. Kích thước của các cation ở vị trí A đóng vai trò quan trọng trong các
manganat loại Ln|.xAxM n 0 3 (Ln = La, Pr, Y; A = Ca, Sr, Ba), với cấu trúc luôn
luôn là orthorhombic khi kích thước trung bình của các cation thuộc vị trí A
<rA> là nhỏ (< 1,22 Ẳ ). Với sự gia tăng kích thước trung bỉnh <rA> thì cấu trúc

12


trở thành rhombohedral xuống đến những nhiệt độ rất thấp. Tuy nhiên trong
hợp chất Lao 7Bao 3M n 0 3 đã quan sát được một loại cấu trúc mới (Imma) ở dưới
150K, sự chuyển pha từ R3c sang Imma đó là chuyển pha loại I.
Nhiều nghiên cứu đã chi ra rằng sự méo JT do các ion Mn3+ ( t 32gej,) đóng
vai trò then chốt trong manganat. Hợp chất LaMnƠ 3 có 3 khoảng cách M n-0
với các giá trị 1,91 Ẳ; 1,96 Ẳ ; 2,19Ẳ và góc giữa M n-0-M n là 150°. Sự tạo
thành các ion Mn4+ làm dịch chuyển sự méo mạng dẫn đến các cấu trúc lập
phương hoàn hảo hơn. Các nghiên cứu bằng tinh thể học x-ray về LaM nơ 3 cho
thấy rằng sự dịch chuyển của các méo mạng JT tĩnh là chuyển pha loại I. Thực
té đã cho thấy thông qua sự chuyển pha kim loại - điện môi xung quanh Tc,
méo mạng JT giảm đi, sự méo này trờ thành nổi bật hom trong pha điện môi.

Tăng cường sự méo MnO <5 tĩnh tạo thuận lợi cho biểu hiện điện môi và làm
giảm Tc. Các thông số cấu trúc (như thông số nhiệt oxy) sẽ thay đổi lớn thông
qua chuyển pha kim loại - điện môi.
Như trên đã nói, họp chất LaMnƠ 3 thường chứa một số Mn4+. Nguồn gốc
của Mn4+ đã được nghiên cứu chi tiết trong nhiều tài liệu. Từ đó các perovskite
không thể cung cấp luợng oxy vượt quá mức, vì thành phần hóa học của
LaMnC>3 cần phải bao gồm sự có mặt của các nút khuyết cation trong các vị trí
La và Mn. Theo đó, LaM n0 3 có thể biểu diễn như là Lai.ơ M ni.ơ 0 3 . Neu
lượng Mn4+ trong LaM n0 3 là 33% thì công thức xấp xỉ sẽ là La094sMii0 945O 3,
LaMnOj trở thành rhombohedral và khi nồng độ Mn +tăng lên do các điều kiện
hóa học hoặc phụ gia thì sẽ trở thành giả lập phương.

£
±

- é

<t>

'
/

&>
;à>

a)

b)

c)

Cấu trúc phản sắt từ kiểu A

Cấu trúc phản sắt từ kiểu G

Cấu trúc sắt từ của vật liêu

của hợp chất LaMnO,

của hợp chất CaMn03

La^Ca^MnO-, (0,2 <

Hình 6. Một s ố loại cấu trúc từ của hợp chất LahlC ayMnO j (x = 0-1)

13

X

< 0,5)


Sự tạo thành Mn4+ ứong LaMnOj đưa đến sự gia tăng thừa sổ dung hạn t,
bởi vì bán kính các ion Mn4+ nhỏ hom. Đối với ơ = 0,002 (24%Mn4+), thì t > 0,9
và chuyển pha xuất hiện chuyển từ cấu trúc orthorhombic sang rhombohedral.
Các hợp chất La^cyMnOj biểu hiện từ tính và chuyển pha kim loại - điện môi
lên đến giá trị ơ = 0,3 nhưng các hợp chất LaMni_ơ 0 3 lại chỉ lên đến giá trị
ơ' = 0,05 mà thôi.
Do sự hiện diện của cỡ 30% Mn4+ là bản chất của từ tính và chuyển pha
kim loại - điện môi, nên cần phải xác định nồng độ Mn4+ độc lập bằng Fe (II)

sulphate + KM11O4. Có thể đưa đến một chút nhầm lẫn nếu giả thiết ràng nồng

độ Mn4+ được công bố đơn giản theo công thức Lai_xAxMn0 3 , do đó nó có thể
thay đổi theo các phương pháp và điều kiện chế tạo mẫu. Rõ ràng là Mn4+ đóng
vai trò quyết định trong vật liệu này. Điều đó chứng minh cho tương tác DE cần
thiết đổi với các biểu hiện kim loại và từ tính và nó cũng giúp cho sự dịch
chuyển méo mạng JT của các ion Mn4+ đồng thời làm cho cấu trúc tiến dần đến
lập phương.
rPhần
r- m - I 3.
..

Kết luân
•

ứng dụng nhưng mô hình lý thuyết trên đây kết hợp với sự so sánh các kết
quả thực nghiệm của nhiều tác giả đã công bổ ừong những năm gần đây, chúng
tôi đã giải thích được một số kết quả nghiên cứu trong hợp chất perovskitemanganate như sau;
- Sự dịch chuyển các điểm chuyển pha sắt từ (FM)~thuận từ (PM) Tc ừong qúa
trình pha tạp lồ trống ừong họp chất perovskite-manganate.
- Sự dịch chuyển điểm chuyển pha kim loại-điện môi (Tp) dưới tác dụng của
từ trường và khi không có từ trường. Trên cơ sở. đó xác định được tỉ số từ trở
của vật liệu trong vùng từ trường thấp H < 0,4 Tesla.
- Sự thay đổi Tc của vật liệu theo các vùng nhiệt độ khác nhau từ 77K đến
nhiệt độ phòng.
- Xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu.
Nguyên nhân cơ bản làm thay đổi các tính chất của vật liệu là sự cạnh tranh
tương tác DE-SE và sự nhảy các điện tử eg trong quá trình pha tạp lỗ trống ở
các hợp chất perovskite-manganate.

Tài liệu tham khảo
1. Nguyen Huy Sinh, V. T. Mai; p. H. Quang. Influence o f substitution o f
the magnetic 3D metal fo r Mn in Perovskite La0 6?Ca0 ĩìM n0 ọTM qioOị

14


2.
3.

4.
5.

6.

7.

(TM = Fe, Co, Ni) compounds. Advances in Natural Sciences, Vol.7,
N 0 .I & 2 (2006) 37-47.
A.J. Millis. Lattice effects in magnetoresistive manganese perovskite.
Nature, Vol.392, March (1998) 147-150.
K. Ghosh, S. B. Ogale, R. L. Greene, and T. Venkatesan. Transitionelement doping effects in La07Ca0ỉM n03. Physical Review B.Vol.59,
N o.l, (1999-1) 533-537.
c . Zener. Interaction Between the d Shells in the Transition Metals.
Physical Review. Vol.81, N 0 .4 , (1951) 440 - 444.
Tulika Maitra and A. Taraphder. Magnetic, orbital, and charge ordering
in the electron-doped maganites. Physical Review B.Vol.6 8 , No. 174416,
(2003) 1 - 14.
V. K. Pecharsky and K. A. Gschneidner, Jr. Magnetocaloric effect from
indirect measurements: Magnetization and heat capacity. Journal of

Applied Physics Vol.86 , N o.l, (1999-7) 565 - 575.
c . N. Rao and B. Raveau. Colossal magnetoresistance, charge ordering
and related properties o f manganese oxides. Wold scientific Publishing
Co. Pte. Ltd, (1998).

ĐAI HỌC Q U Ố C G IA HÀ NỘt_
T RUN G TÁM THONG TIN ĨHƯ VIỆN

C 0060000Ổ 6b

15


Phụ lục
Bản photocopy bìa các luận án tiến sĩ, bìa luận văn thạc sĩ, bìa khóa luận
tốt nghiệp đại học được thực hiện theo hướng đề tài.
o

• I

■

•

•

•

•

o

Bản photocopy các bài báo, bìa và mục lục Tạp chí khoa học đã công bố.

25


ĐẠI HỌC QUÕC GIA HÀ NỘI
RƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
Số: XẬẰ

/QĐ - SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA V Ệ T NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Hà Nội, n gày& i thángJZ. năm

2003

QUYẾT ĐỊNH
Về việc điều chỉnh tên đề tài luận án tiến sĩ
H IỆ U TR Ư Ở N G TR Ư Ờ N G ĐẠI H Ọ C K H O A HỌ C T ự N H IÊ N
- Căn cứ Quy định vê tổ chức và hoạt động của Đại học Quốc gia Hà Nội được
ban hành theo Quyết định số600ỈTCCB ngày 01/10/2001 cùa Giám đốc Đại học Quốc
gia Hà Nội;
- Căn cứ Quy c h ế đào tạo sau đại học ở Đ ại học Quốc gia Hà N ội được ban hành

theo Quyết định sô' 3810/KHCN ngày 10/10/2007 của Giám đốc Đại học Quốc gia Hà
Nội;
- Theo đề nghị của các ông: Trưởng phòng Sau đại học, Chủ nhiệm Khoa

Vật lý,
Q U Y ẾT ĐỊN H
Điều 1: Điều chỉnh tên đề tài luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh
Vũ Vãn Khải (Khóa 2008 - 2011, chuyên ngành Vật lý chất rắn) như sau:
Tên dề tài mới:
"Một số tính chất điện và từ của hợp chất perovskỉte manganite
AatfBirtMn^TMiOa trong vùng nhiệt độ 77K - 300K (TM là một vài kim loại
chnyển tiếp)"
Điểu 2: Các ông (bà): Trưởng phòng Sau đại học, Chủ nhiệm Khoa Vật lý,
Thủ trưởng các đơn vị Hên quan, người hướng dẫn và nghiên cứu sinh có tên trong
Điều 1 chịu trách nhiệm thi hành Quyết đinh này.
KT. HIỆU TRƯỞNG

Nơi nhận:
- Như Điểu 2;
- ĐHQGHN (để báo cáo);
- Lưu: VT, SĐH.

GS. TSKH Nguyễn Hoàng Lương


CỌNG HOA XẢ HỘI CHÙ NGHĨA M Ệ T NAM
Độc lập - T ự do - Hạnh phúc

So: U r -

ỌĐ-KHCN
H à \ 'ộ i. n g à }

£ ■- fh ú n ;j

Ỳ

Iiũni20ll)

QUY ÉT Đ ỊN H
V ê v iệ c t h à n h lập H ộ i đ ồ n g k h o a h ọ c đ á n h g iá , n g h iệ m thu đ ê tài
Đ ạ i h ọ c Q u ố c g ia H à N ộ i, m ã s ố Q T . 0 9 . 1 0

GIÁM ĐÓC ĐẠI HỌC Q l ò c GIA HÀ NỘI

Căn cư Nohị định số 07/2001 Tn Đ-CP nsàv 01/02/2001 cua Chính phù về
Đại học Quốc sia:
Căn cứ vào Quy chế Tổ chức và Hoạt động cùa Đại học Quổc eia được ban hành
theo Quyết định sổ 16/2001/QĐ-TTg ngày 12/02/2001 của Thù tướna Chính phù;
Căn cứ Hướng dẫn sổ 973/KHCN neàv 19/3/2007 của Giám đốc Đại học
Quốc gia Hà Nội về “Quản lý các đề tài khoa học và công nghệ ớ Đại học Quôc gia
Hà N ội’':
Căn cứ công văn sổ 657/KHCN ngày 15/3/2010 cùa Hiệu trươna Trường Đại
học Khoa học Tự nhiên về việc đề nghị phê duvệt hội đône nghiệm thu đê tài:
Xét đề nahị cùa ône Trưởng Ban Khoa học Công nghệ.
Q U Y É T ĐỊN H :
Đ iề u

1. Thành lập H ội đồng khoa h ọc đánh giá nshiẽm

thu đề tài

ĐHỌGHN, mã số Q T .09.10 “Cạnh tranh tương tác và sự nhảy điện tử trong một
số hợp chất Perovskite” do GS. TS. Nguyễn Huy Sinh, Trườna Đại học Khoa

học Tự nhiên chù trì. Hội đồng gồm 7 thành viên (có danh sách kèm theo).
Đ iề u 2. Hội đồng có nhiệm vụ đánh siá, kết luận để nshiệm thu kết quả

nghiên cứu cùa đề tài và tự giải thê sau khi hoàn thành nhiệm vụ.
Đ i ề u 3. Chánh Vãn phòng, Trường Ban Khoa học Công nghệ. Hiệu trường

Trườns Đại học Khoa học Tự nhiên và các thành viên tron° HÔI đồna có trách
nhiệm thi hành quyêt định này./

Nơi nhận:

- Như Điều 3,
- Chú n h iệ m đè U I.
- Lưu VT. kHCN

ị ■

/
GS l,

ũ

M inh G ian g


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
------------------ is.ca.ei-----------------

Nguyễn Thị Thương

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT
PEROVSKITE
La2/3 Pb1/3Mn1.xTMx0 3
Chuyên ngành: Vật lí Nhiệt
M ã số: 60.44.09

LUẬN VẢN THẠC s ĩ KHOA HỌC
CÁN B ộ HƯỚNG DÃN KHOA HỌC:
GS.TS. Nguyễn Huy Sinh

HÀ NỘI - 2009


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SƯPHAM

GIẢNG DẠY
• PHẦN NHIỆT
• HỌC
• c ơ BẢN
ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỎ THÔNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH

LUẬN
VĂN THẠC
s ĩ s ư PHẠM
VẬT
LÝ

■
•
•
•

Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (B ộ MỒN
VẬT LÝ)
Mã số: 601410

Học viên: Ngô Phương Thủy
Cao học ngành Sư phạm Vật lý Khóa 1
Cán bộ hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Huy Sình

L _

HÀ NỘI - 2008


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
KHOA: VẬT LÝ
-—0 O0 -—

Trịnh Thị Châm

NHIỆT
Đ ộ• TUYỆT
ĐÓI VÀ PHÉP ĐO NHIỆT
ĐỘ•
•

•
é

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QƯY
Ngành: Vật lý Nhiệt độ thấp

Cán bộ hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Huy Sinh

Hà Nội-2009


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
KHOA VẬT LÝ

Đào Thị Hòa

HIỆU
ỨNG TỪ NHIỆT
TRONG HỆ» HỢP
CHẤT
•
•
•
PEROVSKITE Lal xCaxM n 03

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Ngành: Vật lý

Giáo viên hướng dẫn: GS. TS. Nguyễn Huy Sinh

Hà N ộ i -2009


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
KHOA: VẬT LÝ
— 0 O0—

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

TÌM HIỂU VỀ TỪ TRỞ VÀ THựC HÀNH ĐO TỪ
TRỞ CỦA HỢP CHẤT L a^P b^M n^íX O a TRONG
VÙNG TỪ TRƯỜNG THAP

KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Ngành: Vạt lý

Cán bộ hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Huy Sinh

Hà Nội-2009


Đ Ạ I H Ọ C Q U Ó C G IA H À N Ộ I
T R Ư Ờ N G ĐẠI* H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H I Ê N
KHOA VẬT LÝ

NGÔ THANH TÂM

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA HỢP

CHẮT PEROVSKITE Ndl xSrxM n 03

KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Ngành: Vật lý

Giáo viên hướng dẫn:

GS. TS. Nguyễn Huy Sinh

Giáo viên phản biện:

PGS. TS. Lưu Tuấn Tài

Hà nội
# - 2009