Chế tạo, nghiên cứu một số tính chất của perovskite có hằng số điện môi lớn và khả năng ứng dụng

Chế tạo, nghiên cứu một số tính chất của Perovskite có hằng số điện môi lớn và khả năng ứng dụng Nguyễn Ngọc Đỉnh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý Luận án Tiến sĩ ngành: Vật lý chất rắn; Mã số: 62 44 07 01 Người hướng dẫn: GS.TS. Bạch Thành Công Năm bảo vệ: 2011 Abstract. Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu tổ hợp (BaTiO3)x(La0.7Sr0.3MnO3)1-x và vật liệu Ba1-xSrx Zr0.5Ti0.5O3 pha tạp La có khả năng cho hằng số điện môi lớn. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thành phần hợp thức khác nhau tới phần thực và phần ảo của hằng số điện môi, các tính chất điện, tính chất từ của vật liệu để hướng tới việc tạo được vật liệu có hằng số điện môi lớn trong vùng nhiệt độ phòng. Keywords. Vật lý chất rắn; Vật liệu perovskite; Điện môi; Vật liệu tổ hợp; Hằng số điện môi Content Mở đầu Thế giới hiện nay đang đứng trước thách thức của các vấn đề ngày càng trầm trọng mang tính toàn cầu như môi trường, năng lượng, sự ấm dần lên của khí hậu trái đất… Vấn đề năng lượng mới cũng như vấn đề sử dụng nhiên liệu truyền thống sao cho có hiệu suất cao ngày càng được quan tâm và cần phải được quan tâm nhiều hơn nữa. Nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt và theo dự tính dựa trên cơ sở mức sử dụng năng lượng hiện tại thì điều đó sẽ xảy ra vào giữa thế kỷ này.Trên thực tế với số lượng các nước phát triển và đang phát triển ngày càng nhiều, sự bùng nổ tăng trưởng kinh tế tại nhiều nước dẫn tới nhu cầu sử dụng năng lượng của nhân loại sẽ tăng lên nhanh chóng. Nguy cơ đại khủng hoảng thiếu năng lượng ngày càng hiện ra rõ nét và không thể tránh khỏi nếu chúng ta không phát triển nguồn năng lượng mới và phát triển các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Với tốc độ phát triển của các nước đông dân đang rất cao như Trung Quốc, Ấn Độ… đồng thời là mức độ tiêu thụ năng lượng tại các nước này còn tăng cao hơn thì sự tăng vọt về nhu cầu năng lượng là một sự thật hiển nhiên và chắc chắn sẽ ngày càng trầm trọng. Theo ước tính của tổ chức năng lượng quốc tế (International Energy Agency) nhu cầu năng lượng toàn cầu sẽ tăng 60% vào năm 2030 và như vậy giá nhiên liệu truyền thống sẽ vào gấp vài lần giá hiện tại. Trong các hoạt động của con người thì nhu cầu đi lại cũng như giao thông vận tải chiếm một phần lớn trong việc tiêu thụ năng lượng. Gần đây để tiết kiệm xăng dầu, người ta đã bắt đầu nghĩ tới việc thay thế các loại động cơ truyền thống bằng động cơ điện hoặc lai giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Vấn đề tích trữ điện năng là một bài toán khó vì mật độ tích trữ năng lượng của các loại pin / ắc-quy hiện tại rất thấp. Pin nhiên liệu có thể là một giải pháp cho vấn đề này tuy nhiên mặc dù pin nhiên liệu có mật độ tích trữ năng lượng cao nhưng khả năng giải phóng lại rất chậm so với các loại pin hiện tại nên chúng không cho công suất cao. Một giải pháp để khắc phục vấn đề này của pin nhiên liệu là việc kết hợp giữa pin và tụ. Với khả năng phóng điện cực nhanh của mình, tụ có khả năng tạo ra một công suất tức thì rất lớn và bù đắp được nhược điểm của pin nhiên liệu trong thời gian không quá dài. Các loại tụ hiện tại chưa đáp ứng được sự kết hợp trên do chúng có điện dung quá nhỏ. Một loại vật liệu sắt điện có hằng số điện môi lớn đến nay đã được nghiên cứu nhiều và trở thành kinh điển là vật liệu PZT. Trong quá trình phát triển loại vật này nhóm nghiên cứu của Kim và cộng sự [26] đã đạt được hằng số điện môi cỡ 10 5 . Tuy nhiên đó là các vật liệu có chứa nguyên tố Chì (Pb) khá độc hại cho môi trường và con người. Cho nên, việc tìm kiếm các vật liệu có hằng số điện môi lớn không chứa Pb là một vấn đề có ý nghĩa lớn cho khoa học, công nghệ và ứng dụng vật liệu điện môi. Trên thế giới hiện nay đang có rất nhiều nhóm nghiên cứu, phát triển siêu tụ và các vật liệu có hằng số điện môi lớn [2, 3, 26, 64, 70]. Tuy nhiên ở Việt Nam hầu như đây là vấn đề mới và chưa có nghiên cứu chuyên sâu nào về các vật liệu có hằng số điện môi lớn nói chung và các loại perovskite có hằng số điện môi lớn nói riêng. Một số loại vật liệu có hằng số điện môi cao được quan tâm bởi nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới phải kể đến vật liệu La 2-x Sr x NiO 4 [57] có hằng số điện môi cực đại đạt 10 6 trong vùng tần số thấp hay vật liệu CaCu 3 Ti 4 O 12 (CCTO) cũng có hằng số điện môi cực đại cỡ 10 5 [62]. Luận án này nghiên cứu hai loại vật liệu mới có khả năng cho hằng số điện môi lớn. Vật liệu thứ nhất là vật liệu tổ hợp giữa chất sắt điện và chất sắt từ (BaTiO 3 ) x (La0 .7 Sr 0.3 MnO 3 ) 1-x . Vật liệu này đã được nhóm nghiên cứu của chúng tôi khảo sát đầu tiên năm 2001. Đây là vật liệu có thể cho hằng số điện môi lớn cỡ 10 5 , điện trở suất cỡ 10 4 m và hứa hẹn là vật liệu có hằng số điện môi lớn, tổn hao điện môi thấp. Một loại vật liệu khác cũng được nghiên cứu trong bản luận án này đó là vật liệu Ba 1-x Sr x TiO 3 (BSZT) pha tạp La. Đây là vật liệu có hằng số điện môi cũng tương đối cao (2x10 4 ) gần tương đương với vật liệu PZT pha La nhưng có ưu điểm là không chứa chì trong thành phần hợp thức và là loại vật liệu thân thiện với môi trường. Vì những lý do trên, luận án này lấy việc tìm kiếm, chế tạo, nghiên cứu các tính chất động của các vật liệu perovskite A 1-x A’ x B 1-y B’ y O 3 (A: kim loại đất hiếm La; A’: kim loại alkaline Ba, Ca,…; B: kim loại chuyển tiếp Mn, Ti , ; B’: kim loại chuyển tiếp khác) và hỗn hợp của chúng không chứa kim loại chì (Pb) có khả năng cho hiệu ứng hằng số điện môi lớn làm đề tài nghiên cứu. Các tính chất của vật liệu được nghiên cứu chủ yếu là sự phụ thuộc của độ thẩm điện môi, điện trở vào tần số và nhiệt độ. Tên đề tài luận án là: “Chế tạo, nghiên cứu một số tính chất của perovskite có hằng số điện môi lớn và khả năng ứng dụng”. Mục Tiêu của luận án: 1. Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu tổ hợp (BaTiO 3 ) x (La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 ) 1-x và vật liệu Ba 1-x Sr x Zr 0.5 Ti 0.5 O 3 pha tạp La có khả năng cho hằng số điện môi lớn. 2. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thành phần hợp thức khác nhau tới phần thực và phần ảo của hằng số điện môi, các tính chất điện, tính chất từ của vật liệu để hướng tới việc tạo được vật liệu có hằng số điện môi lớn trong vùng nhiệt độ phòng. Đối tượng nghiên cứu: 1. Các mẫu gốm bán dẫn tổ hợp (BaTiO 3 ) x (La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 ) 1-x. 2. Các mẫu gốm Ba 1-x Sr x Zr 0.5 Ti 0.5 O 3 và Ba 0.8-y Sr 0.2 La y Zr 0.5 Ti 0.5 O 3. Phương pháp nghiên cứu: Luận án được thực hiện bằng các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và sử dụng các mô hình lý thuyết để lý giải, phân tích kết quả. Các mẫu chế tạo là các mẫu gốm được chế tạo bằng phương pháp gốm thông thường. Phương pháp này có ưu điểm rẻ tiền và dễ triển khai. Chất lượng mẫu chế tạo được kiểm nghiệm bằng phương pháp nhiễu xạ kế tia X, hiển vi điện tử quét. Các phép đo điện và từ được thực hiện trên các hệ đo đạc tiên tiến có độ tin cậy cao của Nhật Bản và Hoa kỳ… Ngoài ra trong luận án cũng sử dụng một số kết quả đo đạc được thực hiện tại viện nghiên cứu tiên tiến Nhật Bản (JAIST). Cấu trúc luận án gồm 5 chương, kết luận và tài liệu tham khảo. Chương 1: Vật liệu perovskite sắt điện, tính chất điện môi và một số mô hình giải thích Một số đặc trưng của vật liệu sắt điện 1.1. Hằng số điện thẩm phức: " 2 0 || r Z CZ     Hình 1.17: Hồi phục Debye. " ' 2 0 || r Z CZ     1.2. Hồi phục điện môi. - Hồi phục Debye. '' * 22 '' ' 22 1 1 1 1 rs r r rs r r j                 " ' ' 22 () 1 r rs r         Các phương trình trên được gọi là các phương trình Debye và được mô tả trên hình 1.16 và tần số 1/    gọi là tần số hồi phục Debye. Do sự hồi phục liên qua đến quá trình khuếch tán trong mạng của các điện tích, hạt tải nên nó có dạng: 0 a E exp kT      - Hồi phục Cole - Cole và Davidson - Cole: Hồi phục Cole - Cole hay Davidson - Cole thường được dùng để miêu tả những quá trình có hai hay nhiều thời gian hồi phục khác nhau. Sơ đồ dưới đây cho ta sự khác biệt trong quy luật phụ thuộc tần số của độ thẩm điện môi. Phương trình Cole – Cole Phương trình Davidson – Cole * 1 [1 ( ) ] rs rr j           * (1 ) rs rr j          Méo đối xứng Méo bất đối xứng Hồi phục Cole - Cole: Phương trình của hằng số điện thẩm phức cho các mô hình: 1 * 1 ( ) rs r rr j           Hồi phục Davidson - Cole: * (1 ) rs r rr j          1.3. Các mô hình dẫn điện: - Mô hình khe năng lượng (Band gap). exp a B E kT       - Mô hình polaron bán kính nhỏ (small polaron - SP). exp a B E CT kT      - Mô hình khoảng nhảy biến thiên (variable range hopping - VRH) 4/1 0 exp         T T  Chương 2. Phương pháp thực nghiệm Công nghệ chế tạo vật liệu perovskite. Các mẫu được tạo bằng phương pháp gốm thông thường. Vật liệu ban đầu có độ sạch > 99% và được nung thiêu kết tại 1200 o C và 1350 o C (tùy mẫu) trong thời gian 10 - 24h. Sau khi nung thiêu kết, các mẫu được phủ cực là hợp kim của Ag và Zn có tỷ lệ nhất định để tạo thành điện cực Ohmic (được kiểm tra bằng giản đồ I-V). Các phép đo đã được thực hiện. a) Nhiễu xạ kế tia X (XRD). b) Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và EDS. c) Từ kế mẫu rung VSM. d) Hệ đo điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ. e) Hệ đo (T,f) f) Phương pháp đo nhiệt dung bằng phân tích nhiệt vi sai (DSC). g) Hệ đo tính chất sắt điện của vật liệu. Chương 3. Kết quả nghiên cứu vật liệu tổ hợp perovskite sắt điện- sắt từ (BaTiO 3 ) x (La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 ) 1-x 3.1. Vật liệu đa phân cực (multi ferroic): Vật liệu sắt điện - sắt từ hay vật liệu đa phân cực là vật liệu mà trong đó tồn tại cả hai trạng thái sắt điện và sắt từ trong cùng một pha cấu trúc. Loại vật liệu này có thể chế tạo bằng cách tổ hợp các vật liệu perovskite sắt điện và sắt từ. 3.2. Chế tạo vật liệu tổ hợp (BaTiO 3 ) x (La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 ) 1-x , (BaTiO 3 ) y (La 0.7 Sr 0.3 Mn 0.96 Co 0.04 O 3 ) 1-x Bảng 3.1: Tỷ lệ thành phần và ký hiệu của hệ mẫu tổ hợp Mẫu Thành phần BaTiO 3 (x) La 0.7 Sr 0.3 Mn 0.96 Co 0.04 O 3 (1-x) La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 (1-x) BaTiO 3 1 A1 0.5 0.5 A2 0.75 0.25 B1 0.50 0.50 B2 0.73 0.27 B3 0.75 0.25 B4 0.77 0.23 B5 0.80 0.20 B6 0.85 0.15 B7 0.88 0.12 B8 0.90 0.10 B9 0.92 0.08 B10 0.97 0.03 3.3. Kết quả nghiên cứu cấu trúc bằng phép đo nhiễu xạ tia X. Kết quả phân tích cho thấy các mẫu đơn pha và có cấu trúc tứ giác tại nhiệt độ phòng. 3.4. Tính chất từ của một số mẫu: Phép đo từ trễ được thực hiện trên các mẫu A1, A2, B1-4. Các mẫu thể hiện tính sắt từ yếu do bị pha loãng bởi rất nhiều các nguyên tố phi từ. Kết quả được tổng hợp trên bảng 3.3. Bảng 3.3: H c và M max của các mẫu B1-4. Mẫu H c M max (emu/g) tại H = 500Oe B1 64.4 0.051 B2 41.3 0.032 B3 23.5 0.026 B4 15.3 0.015 3.5. Sự phụ thuộc nhiệt độ của độ thẩm điện môi và điện trở suất. Trong các mẫu được nung thiêu kết tại nhiệt độ cao (1350 o C) một số mẫu (B2, B3, B4) có hằng số điện môi cực đại rất lớn cỡ 1.6x10 4 – 2x10 5 lớn hơn rất nhiều so với BaTiO 3 (cỡ 7x10 3 ). Hiệu ứng PTC xuất hiện trên một các mẫu B7, B8, B10. Bảng 3.4: Hiệu ứng PTC của các mẫu B7 và B8. Mẫu  0 ( cm.M  ) (đo tại nhiệt độ phòng)  max ( cm.M  ) (Đo tại T MI ) T MI ( o C)* ) B7 10.5 27 49 B8 5.2 17 58 *) T MI biểu thị nhiệt độ tại đó điện trở suất đạt cực đại Bảng 3.5:  max và nhiệt độ T max tương ứng (nhiệt độ tại đó ε đạt cực đại trên đường cong ε (T)) của các mẫu tổ hợp hệ B x Mẫu T max ( o C)  max /10 3 1.00 BaTiO 3 (1350 o C) 124 7.5 0.50 B1 (1350 o C) 42 11.1 0.73 B2 (1350 o C) 180 31 0.75 B3 (1350 o C) 153 210 0.77 B4 (1350 o C) 180 151 0.88 B7 (1350 o C) 235 1.9 0.90 B8 (1350 o C) 255 1.15 Hình 3.15: a,b) Mô hình “lớp gạch” cho cấu trúc gồm hạt và biên hạt; c) Mô hình mạch điện tương đương của mẫu [73]. Để tìm hiểu đóng góp của hạt và biên hạt vào tính dẫn của mẫu phụ thuộc vào tần số, ta có thể mô hình hóa mẫu gồm các hạt và biên hạt bằng mạch tương đương như trên hình 3.15 (mẫu các lớp gạch - brick layer model) [73]. Xử lý số liệu và làm phù hợp kết quả theo công thức dưới đây theo công trình trên ta được các thông số mạch chỉ ra trên bảng 3.6. 2 2 2 2 ( / ) ( / ) ' ; " 1 ( / ) 1 ( / ) 1 ( / ) 1 ( / ) gb gb gb b b b gb b gb b R R f f R R f f ZZ f f f f f f f f         Trong công thức trên Z’(Z”) là phần thực (ảo) của trở kháng mạch tương đương; R g (R gb ) là điện trở của hạt (biên hạt); f b (f gb ) là tần số đặc trưng của hạt (biên hạt); f là tần số đo. Bảng 3.6: Kết quả tính toán và làm phù hợp số liệu thực nghiệm cho các mẫu tổ hợp. Mẫu R gb (k) R b (k) f gb (Hz) f b (Hz) B1 1204 121 150400 60402000 B2 2403 131 157000 60023000 B3 6113 313 159000 59309000 B3a 6513 368 169000 59109000 -120 -60 0 60 120 -0.3 0.0 0.3 P (C/cm 2 ) E (V/cm) B1 B2 B3 B4 Hình 3.16: Đường cong điện trễ của các mẫu B1 – B4. Hình 3.14: Giản đồ Cole Cole tại nhiệt độ phòng của các mẫu thuộc hệ B. B4 8493 490 170900 57389000 B5 10300 603 173000 55673000 B6 13090 809 175000 52839000 B7 14564 854 177200 50345000 B8 14893 876 175000 49873000 B9 15102 882 174200 49732000 B10 15432 892 173200 29602000 Kết quả tính toán cho thấy điện tử của biên hạt tăng nhanh so với điện trở của hạt khi thành phần sắt điện – điện môi BaTiO3 tăng. Điều này chứng tở vai trò của biên hạt là chủ đạo trong tính chất dẫn điện của vật liệu tổ hợp. 3.6. Đặc trưng điện trễ của hệ vật liệu tổ hợp: Đặc trưng điện trễ của vật liệu đã được khảo sát với E max = 60V/cm tại nhiệt độ phòng. Kết quả được tổng kết trong bảng 3.2. Ta thấy rằng kết quả phù hợp với kết quả phân tích hằng số điện môi vào nhiệt độ (B3 có hằng số điện môi lớn nhất). Bảng 3.7: Thông số đường trễ sắt điện của các mẫu B1, B2, B3, B4. Mẫu P max (µC/cm 2 ) P r (µC/cm 2 ) E c (V/cm) B1 0.204 0.075 14.3 B2 0.245 0.093 15.1 B3 0.380 0.107 15.4 B4 0.343 0.098 14.7 3.7. Áp dụng mô hình dẫn polaron bán kính nhỏ cho các mẫu B1 – B10: Năng lượng kích hoạt a E trong khoảng nhiệt độ từ 40 tới 100 o C của các mẫu B1 tới B10 được thể hiện trên hình 3.17, bảng 3.8). Hình 3.17: Sự phụ thuộc của ln (  /T) theo 1/T của mẫu B1 - B10. Bảng 3.8: Năng lượng kích hoạt quá trình dẫn nhảy polaron nhỏ của các mẫu B1 tới B10. Mẫ u B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 x 0.5 0.73 0.7 5 0.77 0.8 0.85 0.8 8 0.9 0.92 0.97 a E (eV ) 0.7 4 0.77 0.8 1 0.92 1.0 3 1.32 1.5 2 1.64 1.74 1.79 Các phân tích số liệu cho thấy quá trình dẫn trong vật liệu tổ hợp có thể miêu tả rất tốt bằng mô hình dẫn nhảy bỏi polaron bán kính nhỏ. Chương 4. Kết quả nghiên cứu hệ vật liệu BZT pha tạp La 4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của Sr lên nhiệt độ chuyển pha của BSZT Bảng 4.2 :Giá trị  r max và nhiệt độ Curie của BSZT. Mẫu  r max T C ( o C) T CP ( o C) (*) x=0.1 18x10 3 57.2 59.3 x=0.15 11.85x10 3 43.4 35.1 x=0.2 8.5x10 3 30 25.3 (*) T CP là nhiệt độ chuyển pha cấu trúc xác định bằng phép đo nhiệt dung Họ vật liệu Ba 1-x Sr x (Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 (x = 0.1, x = 0.15, x = 0.2, viết tắt là hệ BSZT) được chế tạo với mục đích tìm tỷ lệ mol của Sr pha tạp thích hợp để vật liệu BSZT có nhiệt độ chuyển pha ở khoảng nhiệt độ phòng. Kết quả khảo sát nhiệt độ chuyển pha được đưa ra trên bảng 4.2. 4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của La lên nhiệt độ chuyển pha của BSZT. Hệ mẫu chế tạo là Ba 0.8-y Sr 0.2 La y Zr 0.5 Ti 0.5 O 3 (y = 0.01; 0.02; 0.03). Nhiệt độ tại đó độ thẩm điện môi đạt cực đại T max hầu như không đổi khi thay đổi nồng độ La thay thế Ba là do nồng độ pha tạp La tương đối nhỏ. Tuy nhiên, nồng độ pha tạp thay thế lại là khá lớn xét trên phương diện pha tạp bán dẫn nên ảnh hưởng rất lớn đến độ dẫn cũng như sự hồi phục của các hạt tải. Điều này có thể thấy rõ qua sự thay đổi của độ thẩm điện môi và tổn hao điện môi của các chất. Độ lớn của độ thẩm điện môi cực đại  max cao hơn 15% so với các mẫu chưa pha [...]... nguyên nhân của hiệu ứng PTC: hai pha cấu trúc tứ giác và lập phương của vật liệu pha tạp này có tính chất dẫn điện khác nhau, chuyển pha cấu trúc giữa hai pha tính dẫn kim loại và tính điện môi đó dưới sự tác dụng của nhiệt độ đồng thời dẫn đến sự tăng mạnh của điện trở theo nhiệt độ- hiệu ứng PTC 6 Một mô hình ứng dụng của các vật liệu có hiệu ứng PTC phát hiện trong luận án có kết quả rất khả quan... trị, vật liệu mang tính điện môi có điện trở lớn (hình 4.16 c) Như vậy kết quả tính toán cho thấy điện trở của mẫu tăng đột ngột từ bán dẫn mang tính loại n thành điện môi có điện trở lớn Kết quả này hoàn toàn phù hợp thực nghiệm (xem hình 4.10) Chương 5 Khả năng ứng dụng Trên cơ sở vật liệu có hiệu ứng nhiệt điện trở dương, chúng tôi áp dụng làm cảm biến nhiệt độ có độ nhạy cao và hệ điều khiển nhiệt... 1 Chế tạo và nghiên cứu thành công loại vật liệu perovskite (BaTiO3)x (La0.7Sr0.3MnO3)1-x có tính chất đa phân cực (sắt điện - sắt từ, multiferroic) trong đó thành phần x = 0.75 có hằng số điện môi cực đại đạt tới 210000 Thành phần này có điện trở suất rất cao ở vùng nhiệt độ phòng (khoảng 18 MΩ.cm) nên ở vùng nhiệt độ này độ tổn hao của vật liệu khá nhỏ, phù hợp với việc ứng dụng trong thực tế 2 Điện. .. (2006), Nghiên cứu các tính chất vật lý của gốm sắt điện hai, ba thành phần trên cơ sở PZT pha tạp La, Mn, Fe, Luận án Tiến sỹ Vật lý, Đại học Huế 5 Nguyễn Tiến Quang (2006), Sử dụng phương pháp phiếm hàm mật độ với gói chương trình DACAPO để khảo sát một vài tính chất của perovskite, Luận văn Thạc sỹ, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 6 Phùng Quốc Thanh (2006), Nghiên cứu một số tính chất. .. nhiệt dung cũng càng lớn 4.6 Cấu trúc vùng năng lượng của BZT Để giải thích bản chất sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ và hiệu ứng PTC, chúng tôi tính toán mật độ trạng thái điện tử của vật liệu mô hình có thành phần khác nhau sử dụng chương trình Dmol3 Kết quả tính toán thể hiện hiệu ứng PTC một cách rõ ràng Khi chưa pha tạp, vật liệu BaTiO3 có mức Fermi nằm tại đỉnh của vùng hóa trị (hình... nhiệt độ có sensor làm bằng vật liệu BZT pha La có khả năng điều khiển nhiệt độ chính xác tới 0.2 oC 7 Xây dựng thành công hệ đo tổng trở phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng tần số thấp dựa trên lock-in số cho kết quả chính xác đáng tin cậy References Tiếng Việt: 1 Đỗ Đức Chất (1999), Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng một số vật liệu dùng làm sensor PZT pha Nb, Thuộc đề tài KHCN 03-13 Nghiên cứu chế tạo... ((BaTiO3)0.92(La0.7Sr0.3MnO3)0.08) và B10 (BaTiO3)0.97(La0.7Sr0.3MnO3)0.03 xuất hiện hiệu ứng hệ số nhiệt- điện trở dương, một hiệu ứng lý thú có nhiều ứng dụng quan trọng 3 Đã chế tạo thành công hai hệ vật liệu có hằng số điện môi cao không chứa nguyên tố chì, BZT pha Sr (BSZT) và BSZT pha La ( BSLZT) đơn pha 3a Hệ thứ nhất là BZT pha tạp Sr có nhiệt độ chuyển pha Curie sắt điện phụ thuộc mạnh vào nồng độ pha tạp... vùng nhiệt độ phòng 4 Phổ hằng số điện môi phụ thuộc vào tần số của các mẫu cho thấy phân cực chủ yếu ở trong các mẫu là phân cực i-ôn Giản đồ Cole – Cole của các mẫu hệ BSZT đã được phân tích nhờ mô hình Debye và mô hình Davidson - Cole Các kết quả phân tích cho ta thời gian hồi phục điện môi của các hệ BSZT (BZT pha Sr) và BSLZT (BSZT pha La) có thời gian hồi phục điện môi vào khoảng 4.06 – 6.01 x... Điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ của hệ mẫu đa phân cực cấu thành từ BaTiO3 và (LaSr)MnO3 hầu hết có tính dẫn của bán dẫn Năng lượng kích hoạt đã được tính theo mô hình polarron nhỏ (SP).Tỷ phần x của BaTiO3 càng lớn càng làm năng lượng kích hoạt quá trình dẫn điện tăng Mẫu x = 0.97 có năng lượng kích hoạt Ea = 1.79 eV có giá trị gần bằng giá trị năng lượng kích hoạt của BaTiO3 xác định từ thực nghiệm... Ba0.8Sr0.2Zr0.5Ti0.5O3 có nhiệt độ chuyển pha Curie sắt điện nằm ở vùng nhiệt độ phòng, rất thích hợp cho các ứng dụng chế tạo tụ điện vì đây là vùng nhiệt độ làm việc của tụ điện thông thường 3b Hệ thứ hai là Ba0.8-ySr0.2LayZr0.5 Ti0.5O3 trong đó một phần Ba2+ được thay thế một phần bằng La3+ Kết quả là sự thay thế này làm tăng hằng số điện môi của các mẫu nhưng nhiệt độ chuyển pha Curie sắt điện vẫn giữ nguyên . Chế tạo, nghiên cứu một số tính chất của Perovskite có hằng số điện môi lớn và khả năng ứng dụng Nguyễn Ngọc Đỉnh Trường. mới và chưa có nghiên cứu chuyên sâu nào về các vật liệu có hằng số điện môi lớn nói chung và các loại perovskite có hằng số điện môi lớn nói riêng. Một