ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Minh Tiến NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Minh Tiến NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Nguyễn Huy Sinh Hà Nội – 2012 Lời cảm ơn Trước hết em xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Huy Sinh, người trực tiếp giúp đỡ em hoàn thành khóa luận Trong trình làm luận văn em nhận hướng dẫn tận tụy hết lòng thầy, em học thầy không kiến thức khoa học mà học nhiều điều bổ ích sống Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo, cô giáo cán làm việc Bộ môn Vật lý Nhiệt Độ Thấp giúp đỡ em nhiều kiến thức tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Nghiên cứu sinh Vũ Văn Khải, tận tình giúp đỡ để em hoàn thành luận văn Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình bạn bè giúp đỡ động viên em nhiều trình thực luận văn năm học vừa qua Hà nội,ngày 05 tháng 12 năm 2012 Học viên Trần Minh Tiến MỤC LỤC Danh mục đồ thị……………………………………………………………… Danh mục bảng………………………………………………………………… MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1 Chương - MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ VẬT LIỆU PEROVSKITE La1-xCaxMnO3…………………………………………………… 1.1 Hợp chất côban perovskite………………… ….… ……………3 1.2 Kích thước cation vị trí A .5 1.3 Trường bát diện, tách mức lượng trật tự quỹ đạo trường tinh thể bát diện .10 1.4 Hiệu ứng Jahn - Teller 12 1.5 Trạng thái spin cấu hình spin điện tử lớp d trường tinh thể bát diện BO6 .14 1.6 Tương tác siêu trao đổi (Super exchange - SE)……… …………….16 1.7 Tương tác trao đổi kép (Double exchange - DE)……………… … 17 1.8 Sự tồn đồng thời cạnh tranh hai loại tương tác AFM FM hợp chất manganite có pha tạp 19 1.9 Hiệu ứng từ điện trở khổng lồ (CMR) Perovskite manganite 20 1.10 Lý thuyết hàm Bloch’s .22 Chương - THỰC NGHIỆM 24 2.1 Chế tạo mẫu 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu……… ………………… …………… 28 2.2.1.Nghiên cứu cấu trúc: Phép đo nhiễu xạ bột Rơnghen (nhiễu xạ bột tia X)…………………………………………………………… ………… ….29 2.2.2 Phân tích phổ tán sắc lượng (EDS)…………………….… 30 2.2.3 Ảnh hiển vi điện tử quét…………….…………….…………… 30 2.2.4 Phép đo từ độ M(T)……………………………….………………31 2.2.5 Phép đo điện trở R(T)…………………….…………… ……… 34 Chương - THẢO LUẬN VÀ KẾT QUẢ .37 3.1 Kết phân tích cấu trúc tinh thể 37 3.2 Kết phân tích thành phần mẫu 40 3.3 Sự phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ mẫu .46 3.4 Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0.05 ÷ 0.30) vùng từ trường thấp H = 0.00 – 0.40T 50 3.5 Từ trở phụ thuộc vào nhiệt độ vùng từ trường thấp (H=0.0÷0.4T) 53 3.6 Từ trở phụ thuộc vào từ trường nhiệt xác định 56 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ I/ DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Khối perovskite (La,Ca)MnO3 La Ca vị trí A Mn tâm hình lập phương Hình 1.2: Các ô đơn vị Pnma La1-xCaxMnO3 tạo biến dạng từ ô đơn vị khối Các ion thể màu đen (mangan), màu xám (La Ca) trắng (oxy) Hình hiển thị bao gồm bốn khối perovskite Hình 1.3 Ô đơn vị hình thoi (đường đậm) khối (đường mờ) La 1-xCaxMnO3 định hướng tương đối trục tinh thể Hình 1.4 Điện trở suất [R (T) / R (T = 300 K)] so với nhiệt độ cho loạt mẫu La0.7-xYxCa0.3MnO3 với x = 0, 0,07, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25 liên kết Mn-OMn trở thành phi tuyến tính với giá trị Y ngày tăng Hình 1.5: Nhiệt độ phụ thuộc điện trở suất mẫu đa tinh thểLa 0.7M0.3MnO3 Vị trí Cation A có kích thước trung bình 1,20Å Hình 1.6: Sự tách mức lượng ion Mn3 Hình 1.7: Hình dạng hàm sóng eg: (a) d x −y2 , (b) d z Hình 1.8: Hình dạng hàm sóng t2g: (a) dxy, (b) dyz (c) dzx Hình 1.9: Méo mạng Jahn – Teller Hình 1.10: Sự phụ thuộc lượng toàn phần E, P ∆ vào trạng thái spin điện tử Hình 1.11: Sự xếp điện tử mức lượng suy biến trạng thái spin Hình 1.12: Sự xen phủ quỹ đạo chuyển điện tử tương tác SE Hình 1.13: Mô hình chế tương tác trao đổi kép chuỗi -Mn3+-O2 Mn4+-Mn3+O2 Mn4+Hình 1.14: Mô hình tồn không đồng loại tương tác chất bán dẫn từ Hình 1.15: a) Cấu trúc phản sắt từ b) Cấu trúc sắt từ Hình 1.16: Sơ đồ mạch điện tương đương nguyên lý hai dòng Hình 2.1: Quá trình khuyếch tán hai kim loại A B Hình 2.2: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La0,60Ca0,30MnO3-δ Hình 2.3: Sơ đồ hệ đo từ độ Hình 2.4: Hình dạng xung tín hiệu Hình 2.5: Sơ đồ khối phép đo bốn mũi dò Hình 2.6: Sơ đồ chi tiết hệ đo điện trở phương pháp bốn mũi dò Hình 3.1: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La 2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,05 – 0,30) Hình 3.2: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La2/3Ca1/3MnO3 Hình 3.3 Hằng số mạng thể tích ô sở hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 Hình 3.4: Phổ tán sắc lượng điện tử hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (a) x = 0,05; (b) x = 0,10; (c) x = 0,15; (d) x = 0,20; (e) x = 0,25 (f) x = 0,30 Hình 3.5: Ảnh vi điện tử quét (SEM) hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 Hình 3.6: Đường cong từ độ phụ thuộc nhiệt độ mẫu La 2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x =0,05−0,30) Hình 3.7: Sự giảm từ độ M (T) / MS phụ thuộc vào T3/2 Hình 3.8: Điện trở phụ thuộc nhiệt độ hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 Hình 3.9: Từ trở phụ thuộc nhiệt độ mẫu La 2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (0,05 ≤ x ≤ 0,30) Hình 3.10: Đường cong từ trở phụ thuộc nhiệt độ hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 ( 0, 05 ≤ x ≤ 0,3 ) Hình 3.11: Đường cong từ trở cực đại phụ thuộc nồng độ pha tạp Co Hình 3.12: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3MnO3 Hình 3.13: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,95Co0,05O3 Hình 3.14: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,90Co0,10O3 Hình 3.15: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,85Co0,15O3 Hình 3.16: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,80Co0,20O3 Hình 3.17: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,85Co0,25O3 Hình 3.18: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,70Co0,30O3 II/ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Các tham số mạng, thể tích ô sở, thừa số dung hạn (τ) mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 Bảng 3.2: Nhiệt độ chuyển pha sắt từ−thuận từ (TC) hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 Bảng 3.3: Hệ số từ hóa sóng spin hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 Bảng 3.4: Giá trị từ trở cực đại mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,05 − 0,30) MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển ngành kỹ thuật chế tạo khí, xây dựng, kỹ thuật điện điện tử, giao thông vận tải gắn liền với vật liệu, đặc biệt ngành kỹ thuật cao Ngành cần đến vật liệu với tính ngày đa dạng chất lượng ngày cao Trong nguồn tài nguyên thiên nhiên dần cạn kiện việc phát hiện, tìm tòi nghiên cứu vật liệu trở thành hướng mũi nhọn quốc gia Một vật liệu nghiên cứu rộng rãi năm gần Perovskite trở nên phổ biến lĩnh vực khoa học vật liệu mới, đặc biệt vật liệu Perovskite chứa mangan [6, 7, 13, 14, 15] Có hai yêu cầu quan trọng để đưa vật liệu ứng dụng thực tế, là: Nhiệt độ chuyển pha TC phải cao, gần nhiệt độ phòng tốt Hiệu ứng từ nhiệt xảy phải lớn Ngoài việc đáp ứng hai yêu cầu trên, vật liệu Perovskite có nhiều tính chất thú vị khác như: có từ trở lớn, có chuyển pha kim loại – điện môi Đặc biệt có nhiệt độ chuyển pha gần với nhiệt độ phòng Do có nhiều đặc tính điện từ - hóa khác nên Perovskite có mặt nhiều ứng dụng coi vật liệu lý thú Nhà vật lý người Ấn Độ C N R Rao phát biểu “Perovskite trái tim vật lý chất rắn” [1] Với tính chất từ điện trở siêu khổng lồ, Perovskite hứa hẹn cho linh kiện spintronics cảm biến từ siêu nhạy Với nhiều tính chất đặc biệt siêu dẫn nhiệt độ cao, sắt điện Perovskite hữu ích cho nhiều linh kiện điện tử Ngoài ra, Perovskite với tính chất hấp phụ xúc tác sử dụng pin nhiên liệu Ngoài điều đặc biệt hợp chất Perovskite thay thành phần Mn Co số tính chất chúng bị thay đổi Trên sở đó, đề tài luận văn chọn là: “Nghiên cứu tính chất hợp chất La 2/3Ca1/3Mn1x CoxO3” Mục đích luận văn tìm hiểu chế hiệu ứng từ trở, số mô hình giải thích hiệu ứng tiến hành phép đo phụ thuộc vào nhiệt độ từ độ, điện trở từ trở hợp chất La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 vùng từ trường thấp từ 0.0 - 0.4T Ngoài phần mở đầu, nội dung luận văn bao gồm:  Chương 1: Một số tính chất đặc trưng hệ vật liệu Perovskite La1-xCaxMnO3  Chương 2: Phương pháp thực nghiệm  Chương 3: Kết thảo luận  Kết luận  Tài liệu tham khảo Luận văn thực Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Khi nồng độ Co thay Mn tăng, tỷ số Mn3+/Mn4+ giảm, làm cho tương tác DE giảm, tương tác SE tăng Dẫn đến tích phân trao đổi Jex giảm kéo theo giá trị B tăng Như kết thực nghiệm thu phù hợp với lý thuyết 3.4 Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0.00 ÷ 0.30) vùng từ trường thấp H = 0.00 – 0.40T R (Ω) TP = 238K (a) TP = 243K La2/3Ca1/3MnO3 T (K) Hình 3.8a: Điện trở phụ thuộc nhiệt độ mẫu La2/3Ca1/3MnO3 trường hợp từ trường H = 0,0T H = 0,4T H = 0,0 T R (Ω) H = 0,0 T H = 0,4 T H = 0,4 T (c) (b) 54 R (Ω) H = 0,0 T H = 0,0 T H = 0,4 T H = 0,4 T (d) (e) H = 0,0 T R (Ω) R (Ω) H = 0,0 T H = 0,4 T H = 0,4 T (g) (f) Hình 3.8(b,c,d,e,f,g): Điện trở phụ thuộc nhiệt độ hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 55 Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0.00 ÷ 0.30) đo từ trường H = 0.0T từ trường H = 0.4T Hình 3.8 đường cong điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ mẫu ứng với x = (0.00-0.3) trạng thái từ trường H = 0.0T (đường nằm phía trên) trạng thái có từ trường H = 0.4T (đường nằm phía dưới) Dạng đồ thị cho thấy mẫu x = x = 0,5 tính dẫn điện mẫu chuyển từ tính dẫn kiểu kim loại sang tính dẫn kiểu điện môi/bán dẫn nhiệt độ tăng Nhiệt độ chuyển pha kim loại – điện môi/bán dẫn (TP) xác định điểm cực đại đường cong R(T) Đối với mẫu x = 0,0 H = 0T Tp = 238K, H = 0,4 T p = 243K Đối với mẫu x = 0,05 H = 0T Tp= 113K, H = 0,4T Tp = 120K Nhiệt độ chuyển pha Tp xung quanh nhiệt độ Curie (TC = 260K) xác định từ đường cong từ độ M(T) Có thể giải thích dáng điệu đường cong điện trở trường hợp mẫu không chịu tác dụng từ trường (H = 0) sau: Trong vùng nhiệt độ T > TP, cường độ tương tác DE chưa đủ lớn đồng thời giảm dần nhiệt độ tăng hoàn toàn biến mẫu trạng thái thuận từ Quá trình làm tăng tượng tán xạ từ, điện trở mẫu tăng lên Tuy nhiên, tăng nhiệt độ mẫu nồng độ hạt tải sinh lượng nhiệt lớn hơn, trình chiếm ưu thế, dẫn đến giảm điện trở mẫu 56 Trong vùng nhiệt độ T < T P, nhiệt độ giảm, lượng dao động nhiệt điện tử giảm tương tác DE trở nên thống trị Sự thống trị tương tác DE mặt làm cho điện tử e g trở nên linh động (vì xác suất truyền điện tử từ quỹ đạo e g ion Mn3+ sang ion Mn4+ lớn) dẫn đến tăng nồng độ hạt tải Đồng thời tăng độ linh động điện tử e g làm giảm méo mạng JT Mặt khác, tương tác DE thiết lập mẫu trật tự sắt từ, nhiệt độ thấp tương tác DE mạnh, trật tự sắt từ thiết lập hoàn hảo, làm giảm trình tán xạ từ điện tử dẫn (điều giải thích Chương I theo chế tán xạ phụ thuộc spin) Như vậy, gia tăng nồng độ hạt tải, giảm méo mạng JT giảm tán xạ từ ba nguyên nhân dẫn đến giảm điện trở mẫu nhiệt độ giảm xuống vùng TT P) nhiệt độ thấp (T T P), dao động nhiệt chiếm ưu thế, spin điện tử xếp hỗn độn nên từ trường H = 0.4 T không đủ mạnh để làm thay đổi độ lớn điện trở mẫu Quan sát đường cong điện trở phụ thuộc nhiệt độ mẫu ứng với (x = 0,1; x = 0,15, x = 0,2; x = 0.25 x = 0,3) trạng thái từ trường H = 0.0T (đường nằm phía trên) từ trường H = 0.4T Từ đường cong ta có số nhận xét sau: 57  Không thấy xuất nhiệt độ chuyển pha T P dải nhiệt độ khảo sát Có thể giải thích tượng sau: vị trí Co 3+ thay cho Mn3+ hình thành nên vùng bán dẫn (hoặc điện môi) phá vỡ liên kết vùng kim loại sắt từ Khi nồng độ pha tạp đủ lớn, vùng bán dẫn/điện môi tạo thành vùng biên cô lập đám sắt từ nên nhiệt độ chuyển pha kim loại điện môi (TP) không quan sát thấy  Đường cong điện trở trường hợp có từ trường (H = 0.4T) trường hợp từ trường tách xa dần nhiệt độ giảm Khi từ trường điện trở mẫu giảm 3.5 Từ trở phụ thuộc vào nhiệt độ vùng từ trường thấp (H=0.0÷0.4T) Từ trở mẫu xác định công thức: CMR(T ) H =const = R (T , H = 0) − R(T , H = 0, 4T ) × 100% R(T , H = 0) (3.5) Hình 3.9, 3.10 biểu diễn đường cong từ trở phụ thuộc nhiệt độ hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 ( 0, 05 ≤ x ≤ 0,3 ) từ trường H = 0,4T Từ xác định giá trị cực đại từ trở ứng với nhiệt độ khác cho mẫu trình bày bảng 3.4 (b) (a) Hình 3.9 (a,b): Từ trở phụ thuộc nhiệt độ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (0,05 ≤ x ≤ 0,30) Hình 3.9 (a,b): Từ trở phụ thuộc nhiệt độ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (0,05 ≤ x ≤ 0,30) 58 (e) (c) (d) (e) (f) Hình 3.9 (c, d, e, f): Từ trở phụ thuộc nhiệt độ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (0,05 ≤ x ≤ 0,30) 35 x = 0.15 30 x = 0.10 25 CMR (%) x = 0.20 20 15 x = 0.05 10 100 x = 0.25 120 x = 0.30 140 160 180 200 T (K) 220 240 260 Hình 3.10: Đường cong từ trở phụ thuộc nhiệt độ hệ 59 La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 () Bảng 3.4 Giá trị từ trở cực đại mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,05 − 0,30) STT Mẫu nghiên cứu CMRmax (%) T (K) La2/3Ca1/3MnO3 9,90 260,0 La2/3Ca1/3Mn0,95Co0,05O3 11,3 114,5 La2/3Ca1/3Mn0,90Co0,10O3 25,8 110,2 La2/3Ca1/3Mn0,85Co0,15O3 28,9 104,5 La2/3Ca1/3Mn0,80Co0,20O3 13,8 134,5 La2/3Ca1/3Mn0,85Co0,25O3 10,7 120,0 La2/3Ca1/3Mn0,70Co0,30O3 9,50 165,0 60 Từ hình 3.9 3.10 ta nhận thấy mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 với nồng độ pha tạp x = 0,05; x = 0,2; x = 0,25; x = 0,3 đường cong CMR(T) tồn cực đại nhiệt độ tương ứng 114,5K; 134,5K, 120K 165K Giá trị từ trở cực đại mẫu không pha tạp Co 9,9% 260K pha tạp Co nồng độ x = 0,05 giá trị từ trở cực đại tăng lên 11,3% 114,5K Giá trị từ trở cực đại tăng dần tăng nồng độ pha tạp Khi pha tạp Co nồng độ x = 0,15 giá trị từ trở cực đại tăng lên 28,9% 104,5K Tiếp tục tăng nồng độ pha tạp Co giá trị từ trở cực đại lại giảm có giá trị 9,5% 165,5K nồng độ pha tạp Co x= 0,3 Từ biểu diễn đường cong từ trở cực đại phụ thuộc nồng độ pha tạp Co hình 3.11 Hình 3.11: Đường cong từ trở cực đại phụ thuộc nồng độ pha tạp Co 3.6 Từ trở phụ thuộc vào từ trường nhiệt xác định Tỷ số từ trở mẫu xác định: CMR ( H )T =const = R ( H = 0) − R( H ) ×100% R ( H = 0) 61 (3.6) Hình 3.12: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3MnO3 Hình 3.13: Đường cong CMR(H)T Hình 3.14: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,95Co0,05O3 mẫu La2/3Ca1/3Mn0,90Co0,10O3 62 Hình 3.15: Đường cong CMR(H)T Hình 3.16: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,85Co0,15O3 mẫu La2/3Ca1/3Mn0,80Co0,20O3 Hình 3.17: Đường cong CMR(H)T Hình 3.18: Đường cong CMR(H)T mẫu La2/3Ca1/3Mn0,85Co0,25O3 mẫu La2/3Ca1/3Mn0,70Co0,30O3 63 Từ hình 3.12 đến hình 3.18 đường cong từ trở phụ thuộc từ trường nhiệt độ xác định mẫu La 2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0.00 – 0.30) Nhận thấy đường cong có dạng hình chữ V đối xứng qua trục tung tỉ số từ trở (CMR) tăng theo từ trường nhiệt độ xác định Đây minh chứng mặt tượng luận trình tăng từ trở Bởi từ trường tăng làm cho định hướng moment từ lớp Mn trở lên tốt hơn, trình tán xạ từ điện tử dẫn giảm xuống điện trở mẫu giảm tỉ số CMR tăng theo từ trường 64 KẾT LUẬN Chúng chế tạo hệ hợp chất Perovskite La 2/3Ca1/3Mn1x CoxO3 (x = 0,00; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3) đơn pha với cấu trúc thuộc dạng Hexagonal Xác định nhiệt độ chuyển pha Curie (T C) Các giá trị TC giảm dần theo gia tăng nồng độ pha tạp Co Kết thu từ thực nghiệm giảm từ độ M (T) / M S vùng nhiệt độ T[...]... kiềm thổ hoá trị II như Ba, Ca, Sr trong hợp chất R 1-xAxMnO3 sẽ làm thay đổi mạnh mẽ tính chất vật lý của nó Đặc biệt là tính chất từ và tính dẫn của vật liệu này Hầu hết các hợp chất ABO3 chưa pha tạp đều là các phản sắt từ điện môi Chỉ cần thay đổi một lượng nhỏ nồng độ pha tạp và ở điều kiện nhiệt độ và từ trường khác nhau, tính chất điện và từ của hợp chất thay đổi trong một khoảng rất rộng, từ... ứng viên cho việc chế tạo chất xúc tác ôxy hóa, các cảm biến khí và vật liệu điện cực cho các tế bào nhiên liệu 3 Siêu dẫn: Tính siêu dẫn được phát hiện gần đây trên hợp chất Na0.35CoO2 1.3H 2O tương tự như tính chất siêu dẫn của các hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao chứa đồng đã được thừa nhận Ba tính chất này có nguồn gốc từ sự tác động mạnh lẫn nhau giữa cấu trúc tinh thể, tính chất truyền dẫn, dẫn đến... giữa cấu trúc tinh thể, tính chất truyền dẫn, dẫn đến các giản đồ pha như là hàm của nhiệt độ, từ trường, áp suất, lượng ôxy và kích thước của các ion đất hiếm Một tính chất nổi bật của hợp chất pha tạp Co với các oxit kim loại 3d khác là: sự tách mức trường tinh thể ( ∆cf ) của mức năng lượng 3d của ion Co trong hợp chất cùng bậc về cường độ như quy luật Hund về trao đổi năng lượng nội nguyên tử J... hóa trị của Mn và thế linh động các electron là không đổi Tuy nhiên, điều này dẫn đến sự mất trật tự trong tinh thể Khi không tính đến độ mất trật tự của các cation, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu chi tiết ảnh hưởng của kích thước trung bình của các cation ở vị trí A [22] và kết quả đặc trưng được miêu tả ở hình 1.4 Hầu hết các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, từ trở tăng và Tc giảm cùng với sự giảm của rA... lớn đến cường độ của các tương tác, đặc biệt là tương tác trao đổi kép và do đó ảnh hưởng rất mạnh lên các tính chất vật lý của các vật liệu manganite Hiệu ứng Jahn - Teller đóng vai trò quan trọng trong việc giải thích tính chất từ, tính chất dẫn của vật liệu Perovskite và đặc biệt là hiệu ứng trật tự điện tích (CO) trong các Perovskite manganite 1.5 Trạng thái spin và cấu hình spin của các điện tử... không những tồn tại trong hợp chất Coban mà còn trong cả Mangan Zener đưa ra mô hình về tương tác trao đổi kép để giải thích mối liên quan giữa tính chất điện và từ trong hợp chất mangan Sự trao đổi đồng thời các điện tử của các ion lân cận làm cho cấu hình spin của các ion này thay đổi Song liên kết Hund nội nguyên tử là rất mạnh, vì vậy spin của mỗi hạt tải là song song với spin của ion định xứ Các hạt... SE có thể là sắt từ hoặc phản sắt từ nhưng tương tác DE chỉ có thể là sắt từ Đó là cơ sở để giải thích các tính chất từ và tính chất dẫn của vật liệu sau này 1.8 Sự tồn tại đồng thời và cạnh tranh giữa hai loại tương tác AFM và FM trong hợp chất manganite có pha tạp 19 Hợp chất ABO3 thể hiện tính phản sắt từ Khi pha tạp kim loại kiềm thổ vào vị trí đất hiếm thì xuất hiện cả tương tác phản sắt từ (AFM)... bớt tính đối xứng của hệ thống La 1CaxMnO3 Dưới nhiệt độ 700K, cấu trúc trở thành trực thoi Pnma với mọi giá trị pha x tạp của Ca, dẫn đến có thể được nghiên cứu trong trường hợp không có quá trình chuyển pha cấu trúc A B La hoặc Ca Hình 1.1: Khối perovskite (La,Ca)MnO3 La hoặc Ca ở vị trí A và Mn ở tâm hình lập phương 1.1 Các hợp chất pha tạp côban trong hệ perovskite 3 Trước khi trình bày về tính chất. .. nghiệm cho thấy rằng trong các hợp chất Mangan không pha tạp thì chúng là phản sắt từ điện môi (kí hiệu AFI), còn trong các hợp chất có pha tạp bởi một lượng kim loại kiềm hoá trị hai thì chúng có tính dẫn điện kiểu kim loại và có tính sắt từ (Kí hiệu FMM) Khi pha tạp đến một nồng độ nhất định nào đó thì trạng thái FMM là chiếm ưu thế hoàn toàn 18 Sự tồn tại của tính dẫn và tính sắt từ có liên quan chặt... D tăng Kết quả TC tăng 25 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Chế tạo mẫu Do độ đồng nhất về thành phần, sự hình thành và ổn định của cấu trúc tinh thể ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất vật lý của vật liệu nên việc chế tạo mẫu có một vai trò quyết định trong quá trình nghiên cứu tính chất của mẫu Có nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo vật liệu perovskite như: phương pháp phản ứng pha rắn dùng để chế tạo