Nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp lên cấu trúc tinh thể của vật liệu nền batio3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÍ PHAN HỒNG NHÃ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP LÊN CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU NỀN BaTiO3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà nẵng, 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÍ PHAN HỒNG NHÃ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP LÊN CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU NỀN BaTiO3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành : Sư phạm Vật Lí Khóa học : 2018 – 2022 Người hướng dẫn: TS Đinh Thanh Khẩn, Khoa Vật Lí, Đại học Sư phạm – ĐHĐN Đà Nẵng 2022 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan toàn nội dung khóa luận tốt nghiệp kết nghiên cứu riêng em Các kết số liệu khóa luận tốt nghiệp trung thực hoàn toàn khách quan Em hoàn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan Đà Nẵng, ngày tháng Tác giả năm 2022 LỜI CẢM ƠN Được chấp thuận thầy giáo hướng dẫn TS Đinh Thanh Khẩn với đồng ý ban chủ nhiệm khoa Vật lí cho phép em tìm hiểu thực khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng pha tạp lên cấu trúc tinh thể vật liệu BaTiO3 Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn TS Đinh Thanh Khẩn hướng dẫn em hồn thành khóa luận Em xin cảm ơn thầy giáo Th.S Lê Vũ Trường Sơn thầy giáo KS Trịnh Ngọc Đạt hướng dẫn giúp em thực phép đo, phép phân tích Em xin cảm ơn ý kiến đóng góp thầy giáo phản biện PGS.TS Nguyễn Văn Hiếu giúp em hoàn thiện khóa luận Và cuối em xin cảm ơn thầy phịng thí nghiệm thuộc Trung tâm Tính toán hiệu cao Khoa học vật liệu Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng thầy khoa Vật lí Trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng nhiệt tình hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm quý báu, tinh thần trách nhiệm, niềm say mê nghiên cứu khoa học tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Mặc dù cố gắng chắn khóa luận tốt nghiệp khơng thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận góp ý thầy bạn! Đà Nẵng, ngày tháng Tác giả năm 2022 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc khóa luận CHƯƠNG TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 1.1 Cấu trúc tinh thể tính chất vật liệu perovskite 1.1.1 Cấu trúc tinh thể perovskite 1.1.2 Biến dạng vật liệu perovskite 1.1.3 Tính chất vật liệu perovskite 1.2 Vật liệu đa pha điện từ (Multiferroic) 1.2.1 Vật liệu sắt điện hiệu ứng áp điện 1.2.2 Vật liệu sắt từ tượng từ giảo 1.2.3 Vật liệu Multiferroic 1.2.4 Các loại vật liệu Multiferroic 10 1.3 Vật liệu BaTiO3 11 1.3.1 Giới thiệu BaTiO3 11 1.3.2 Tính chất vật liệu BaTiO3 11 1.4 Kết luận chương 13 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ PHÂN TÍCH VẬT LIỆU 14 2.1 Phương pháp quy trình chế tạo 14 2.1.1 Phương pháp pha rắn (phương pháp gốm) 14 I 2.1.2 Quy trình chế tạo hệ mẫu Ba1-xLaxTi1-xFexO3 với x = 0; 0,02; 0,04 ……………………………………………………………………………… 15 2.2 Các phương pháp phân tích vật liệu 16 2.2.1 Phép đo kính hiển vi điện tử quét (SEM) 17 2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 18 2.2.3 Tán xạ Raman 23 2.3 Kết luận chương 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Khảo sát phép đo kính hiển vi điện tử quét (SEM) 27 3.2 Khảo sát nhiễu xạ tia X (XRD) 28 3.2.1 Ảnh hưởng pha tạp lên số mạng 30 3.2.2 Ảnh hưởng pha tạp lên thể tích sở 31 3.2.3 Ảnh hưởng pha tạp lên kích thước tinh thể 32 3.3 Phổ tán xạ Raman 32 3.4 Kết luận chương 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 II DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Các số mạng rút từ giản đồ nhiễu xạ tia X hình 3.1………29 III DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu trúc perovskite lí tưởng (a) xếp bát diện cấu trúc perovskite lí tưởng [5] Hình 1.2 Một số biến dạng vật liệu ABO3 [5] Hình 1.3 Biến dạng J – T kéo dài [5] Hình 1.4 Sơ đồ mức lượng orbital d bát diện BO6 ứng với biến dạng J-T nén xảy [5] Hình 2.1 Lị nung nhiệt độ 1800C phịng thí nghiệm Khoa học vật liệu Khoa Vật lí, Trường ĐH Sư Phạm-ĐH Đà Nẵng 15 Hình 2.2 Sơ đồ trình chế tạo mẫu Ba1-xLaxTi1-xFexO3 15 Hình 2.3 Ngun lí hoạt động SEM [5] 17 Hình 2.4 Thiết bị SEM phịng thí nghiệm Khoa học vật liệu Khoa Vật lí, Trường ĐH Sư Phạm-ĐH Đà Nẵng 18 Hình 2.5 Sự nhiễu xạ tia X mặt tinh thể [5] 19 Hình 2.6 Sơ đồ phương pháp nhiễu xạ bột với ghi hình nhiễu xạ phim [5] 21 Hình 2.7 a) Cấu hình (b) kết nhiễu xạ bột với ghi hình nhiễu xạ đầu thu xạ (ống đếm photon) 21 Hình 2.8 Máy nhiễu xạ tia X phịng thí nghiệm Khoa học vật liệu Khoa Vật lí, Trường ĐH Sư Phạm-ĐH Đà Nẵng 22 Hình 2.9 Mở rộng đỉnh phổ nhiễu xạ tia X kích thước tinh thể [5] 22 Hình 2.10 Sơ đồ minh họa trình tán xạ Rayleigh và tán xạ Raman 24 Hình 2.11 Thiết bị đo phổ tán xạ Raman phịng thí nghiệm Khoa học vật liệu Khoa Vật lí, Trường ĐH Sư Phạm-ĐH Đà Nẵng 25 Hình 3.1 Các ảnh chụp SEM Ba1-xLaxTi1-xFexO3 với x = 0; 0,02; 0,04 27 Hình 3.2 Giãn đồ nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu Ba1-xLaxTi1-xFexO3 28 IV Hình 3.3 Sự phụ thuộc số mạng vào hàm lượng pha tạp Ba1-xLaxTi1xFexO3 30 Hình 3.4 Sự phụ thuộc thể tích tinh thể vào hàm lượng pha tạp Ba1-xLaxTi1xFexO3 31 Hình 3.5 Sự phụ thuộc kích thước tinh thể vào hàm lượng pha tạp Ba1xLaxTi1-xFexO3 32 Hình 3.6 Phổ Raman Ba1-xLaxTi1-xFexO3 với x= 0; 0,02; 0,04 (a) x=0,04 (b) ………………………………………………………………………………………… 33 V MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Vật liệu perovskite biết đến từ lâu, khoảng thời gian từ kỷ 20 trở lại đây, thực dành quan tâm đặc biệt nhà khoa học Hơn nữa, với phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật, máy tính điện tử, thơng tin, truyền thơng … nghiên cứu mở nhiều triển vọng khả ứng dụng nhóm vật liệu Các nghiên cứu vật liệu perovskite đem lại giá trị học thuật bên cạnh giá trị ứng dụng chúng Đã có nhiều hiệu ứng phát hiện, hứa hẹn nhiều ứng dụng thực tế hiệu ứng từ trở khổng lồ, tượng đóng băng thủy tinh spin, trật tự điện tích… cho thấy hợp chất perovskite biểu nhiều lý tính phức tạp kỳ thú, lôi kéo nhiều quan tâm bên cạnh địi hỏi cần có cách lý giải thấu đáo biểu cụ thể Trong năm gần có hàng ngàn cơng trình nghiên cứu hệ perovskite, cơng bố tạp chí quốc tế, kết đạt thực nghiệm lý thuyết Tiếp bước cơng trình nghiên cứu với điều kiện phịng thí nghiệm chun đề khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, em chọn đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng pha tạp lên cấu trúc tinh thể vật liệu BaTiO3” làm khóa luận tốt nghiệp Mục tiêu nghiên cứu - Chế tạo thành công hệ vật liệu BaTiO3 pha tạp La Fe với hàm lượng khác - Nghiên cứu ảnh hưởng pha tạp đến tính chất vật lí vật liệu BaTiO3 Phương trình Scherrer cho độ mở rộng phổ 𝛽1 kích thước tinh thể là: 𝛽1 = 𝑘𝜆 𝐷𝑐𝑜𝑠𝜃 Trong đó, 𝐷 kích thước tinh thể; 𝑘 số tỉ lệ, phụ thuộc vào hình thái tinh thể Ngồi biến dạng sở gây mở rộng phổ Độ mở rộng biến dạng tỉ lệ với 𝑡𝑎𝑛𝜃 Kết hợp hai mở yếu tố ta có với phương trình Williamson – hall (W-H) 𝛽𝑐𝑜𝑠𝜃 = 4𝜀𝑠𝑖𝑛𝜃 + 𝑘𝜆 𝐷 Trong đó,  độ mở rộng phổ  độ biến dạng ô sở Bằng phương pháp đồ thị xác định kích thước tinh thể 𝐷 [5] 2.2.3 Tán xạ Raman Tán xạ Raman q trình tán xạ khơng đàn hồi lượng tử ánh sáng (photon) lượng tử dao động vật chất môi trường (phân tử, nguyên tử, ion) hay mạng tinh thể (phonon) Khi ánh sáng tương tác với phân tử môi trường vật chất chất khí, chất lỏng chất rắn, lượng hai mức dao động nguyên tử (hoặc mạng tinh thể) với tạo thành (hoặc phá hủy) tinh thể lượng tử dao động phần lượng photon tăng lên giảm sau va chạm Tùy vào trạng thái photon tạo tán xạ đàn hồi (tán xạ Rayleigh) tán xạ không đàn hồi (tán xạ Raman) Theo thuyết lượng tử, lượng dao động phân tử lượng tử hoá theo hệ thức: 𝐸𝑣 = ℎ𝑣 (𝑣 + ) Khi chiếu xạ có tần số 𝑣0 vào phân tử ,năng lượng bị hấp thụ phát xạ Nhờ vào phần lượng nhận được, phân tử bị kích thích từ trạng thái lên mức lượng cao hơn, mức lượng khơng bền, phân tử quay mức dao động đồng thời phát 23 photon tán xạ Photon có lượng tần số giống với photon tới Quá trình chiếm ưu gọi tán xạ Rayleigh (tán xạ đàn hồi) Tán xạ Rayleigh va chạm đàn hồi phân tử photon tới, kết trình tán xạ chuyển dời mà mức lượng cuối phân tử trạng thái lượng ban đầu Tuy nhiên, phần nhỏ photon tán xạ (khoảng 10 triệu) bị dịch chuyển q trình truyền lượng từ photon kích thích đến phân tử từ phân tử đến photon tán xạ có tần số lượng cao thấp so với photon tới Tán xạ gọi tán xạ Raman (tán xạ không đàn hồi) Tán xạ Raman chia làm hai loại tán xạ stokes anti – stoke tùy vào mức lượng cuối photon tán xạ Trong tán xạ Raman Stoke, hấp thụ lượng photon tới phân tử trạng thái (n = 0) chuyển lên trạng thái ảo sau chuyển trạng thái có lượng cao (n = 1) Ngồi số phân tử khác chuyển động nhiệt chuyển từ trạng thái có lượng cao (n=1) lên trạng thái ảo lại quay trở lại trạng thái có mức lượng thấp (n=0), tán xạ gọi tán xạ Raman Anti – Stoke Hình 2.10 Sơ đồ minh họa trình tán xạ Rayleigh và tán xạ Raman 24 Trên thực tế, trình tiến hành thực nghiệm thường đo vạch Raman Stokes tán xạ Stokes mạnh nhiều so với tán xạ Anti-stokes hầu hết phân tử dao động trạng thái Khi quan sát phổ Raman, ta thấy vạch Anti-stokes stokes đối xứng qua vạch Rayleigh cường độ vạch AntiStoke yếu nhiều so với Stoke Do đó, quang phổ Raman, đo tần số dao động (𝑣𝑚) dịch chuyển so với tần số chùm tia tới (𝑣0 ) Khác với phổ hồng ngoại, phổ Raman đo vùng tử ngoại - khả kiến mà vạch kích thích (laser) vạch Raman xuất Từ việc xác định 𝑣𝑚 người ta xác định mode dao động phân tử, xác định kiểu liên kết phân tử, suy cấu trúc phân tử Xác suất xảy tán xạ không đàn hồi nhỏ so với tán xạ đàn hồi nên để quan sát ta phải tăng cường độ vạch Raman đồng thời tách khỏi vạch [5] Trong khóa luận này, phổ tán xạ Raman mẫu vật liệu đo thiết bị đo phổ tán xạ Raman XploRA PLUS Horiba phịng thí nghiệm Khoa học vật liệu Khoa Vật lí, Trường ĐH Sư Phạm-ĐH Đà Nẵng (hình 2.11) Hình 2.11 Thiết bị đo phổ tán xạ Raman phịng thí nghiệm Khoa học vật liệu Khoa Vật lí, Trường ĐH Sư Phạm-ĐH Đà Nẵng 25 2.3 Kết luận chương Trên sở lí thuyết chương 1, chương tác giả tập trung xây dựng phương pháp chế tạo phương pháp phân tích hệ vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với (x= 0; 0,02; 0,04), cụ thể sau: - Nghiên cứu phương pháp chế tạo mẫu vật liệu, sử dụng phương pháp pha rắn (phương pháp gốm) để chế tạo hệ vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 Từ đưa quy trình chế tạo hệ vật liệu - Nghiên cứu chọn phương pháp phân tích vật liệu cụ thể như:  Phương pháp phép đo kính hiển vi điện tử quét  Phương pháp nhiễu xạ tia X  Phương pháp tán xạ Raman Như tác giả đưa phương pháp, quy trình chế tạo phân tích mẫu vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 Kết phân tích mẫu vật liệu chế tạo trình bày chương 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát phép đo kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.1 Các ảnh chụp SEM 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 với x = 0; 0,02; 0,04 Hình thái bề mặt mẫu vật liệu Ba1−𝑥 La𝑥 Ti1−𝑥 Fe𝑥 O3 với x = 0; 0,02; 0,04 khảo sát máy SEM Kết thể hình 3.1 Từ hình 3.1 ta thấy pha tạp La Fe vào vật liệu BaTiO3 kích thước hạt giảm xuống mạnh từ trung bình ~15 µm chưa pha tạp xuống cịn trung bình ~ µm sau pha tạp Bề mặt vật liệu tương đối phẳng hạt kết tinh với biên hạt rõ khơng có khoảng trống hạt 27 3.2 Khảo sát nhiễu xạ tia X (XRD) Hình 3.2 Giãn đồ nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 với x= 0; 0,02; 0,04 Cấu trúc tinh thể mẫu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 phân tích thơng qua việc sử dụng hai phương pháp nhiễu xạ tia X tán xạ Raman Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ mẫu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 mô tả cụ thể hình 3.2 Phân tích kết đo từ giãn đồ nhiễu xạ tia X cho thấy tất mẫu vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 chế tạo đơn pha phù với phổ chuẩn cấu trúc tinh thể tứ giác với thông số phân tích tính tốn rõ bảng 3.1 28 Bảng 3.1 Các số mạng rút từ giản đồ nhiễu xạ tia X hình 3.1 x 0,02 0,04 a=b (Å) 4,015 4,008 c (Å) 4,017 4,01 4,001 D (Å) 1451,426 1652,837 1739,167 V (Å3 ) 64,759 64,433 64,033 - Với hệ tứ giác ta có: 𝑑ℎ𝑘𝑙 = ℎ2 𝑎2 + 𝑘2 𝑏2 + 𝑙2 𝑐2 (3.1) - Thể tích mạng tinh thể: 𝑉 = 𝑎2 𝑐 (3.2) - Kích thước tinh thể: 𝐷= 𝜆𝑘 𝛽𝑐𝑜𝑠𝜃 (3.3) Trong đó: a, b c số mạng (a = b), k = 0,9  độ rộng bán phổ 29 3.2.1 Ảnh hưởng pha tạp lên số mạng Hình 3.3 Sự phụ thuộc số mạng vào hàm lượng pha tạp 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 Hình 3.3 thể phụ thuộc số mạng vào hàm lượng pha tạp thơng qua phép phân tích nhiễu xạ tia X Từ đồ thị hình 3.3 bảng thơng số bảng 3.1, ta thấy tăng hàm lượng La Fe hệ mẫu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 , số mạng a, b c giảm dần Khi hàm lượng La Fe tăng từ đến 0,04 số mạng a = b giảm từ 4,013 (Å) (Å) số mạng c giảm từ 4,017 (Å) 4,001 (Å) Hơn từ hình 3.3, thấy độ giảm số mạng a c Sự giảm số mạng theo hàm lượng pha tạp giả thích mục 3.2.2 30 3.2.2 Ảnh hưởng pha tạp lên thể tích sở Hình 3.4 Sự phụ thuộc thể tích tinh thể vào hàm lượng pha tạp 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 Sự phụ thuộc thể tích sở vào nộng độ pha tạp x trình bày hình 3.4 Từ hình này, ta thấy tăng hàm lượng pha tạp thể tích ổ sở giảm mạnh Cụ thể tăng x từ đến 0,04 thể tích giảm từ 64,759 (Å3 ) xuống cịn 64,033 (Å3 ) Ta giải thích cho giảm số mạng tích tăng hàm lượngpha tạp dựa vào chênh lệch bán kính ion pha tạp (La Fe) ion bị thay mạng BaTiO3 (Ba Ti) Vì tổng bán kính ion mạng 𝐵𝑎2+ 𝑇𝑖 4+ (1,61 Å 0,605 Å) lớn nhiều so với tổng bán kính ion pha tạp 𝐿𝑎2+ 𝐹𝑒 3+ 𝐹𝑒 4+ (1,36 Å 0,645 Å 0,585 Å) nên tăng hàm lượng pha tạp x mẫu 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 ion 𝐿𝑎2+ , 𝐹𝑒 3+ 𝐹𝑒 4+ chổ ion 𝐵𝑎2+ 𝑇𝑖 4+ nên làm giảm khoảng cách ion xuống [6,7] Hàm lượng La lớn khoảng cách ion giảm, dẫn đến giảm số mạng thể tích sở 31 3.2.3 Ảnh hưởng pha tạp lên kích thước tinh thể Hình 3.5 Sự phụ thuộc kích thước tinh thể vào hàm lượng pha tạp 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 Sự phụ thuộc kích thước tinh thể vào nộng độ pha tạp x trình bày hình 3.4 Phân tích hình 3.5 Có thể thấy tăng hàm lượng pha tạp x kích thước D tinh thể tăng lên Cụ thể tăng mạnh hàm lượng tăng từ đến 0,02 (1451,426Å đến 1652,837Å ) tăng nhẹ hàm lượng tăng từ 0,02 đến 0,04 (1652,837 Å đến 1739,167Å) 3.3 Phổ tán xạ Raman Theo lí thuyết nhóm, phổ Raman Shift phụ thuộc vào nhóm đối xứng cấu trúc tinh thể vật liệu 32 (a) (b) Hình 3.6 Phổ Raman 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 với x= 0; 0,02; 0,04 (a) x=0,04 (b) 33 Phổ Raman vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 biểu diễn hình 3.5 Phổ Raman vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 có đỉnh: [8] - Một đỉnh rộng có tâm nằm 270 cm-1 ứng với mode dao động A1(TO) - Một đỉnh nhọn nằm 305 cm-1 ứng với mode dao động B1, E(TO + LO) - Một đỉnh rộng có tâm khoảng 520 cm-1 ứng với mode dao động E, A1(TO) - Một đỉnh yếu nằm khoảng 720 cm-1 ứng với mode dao động E,A1 (LO) Trong đỉnh kể đỉnh nằm khoảng 305 cm-1 đặc trưng cho pha cấu trúc tứ giác (tetragonal) Tuy nhiên đồng pha tạp La Fe vào vật liệu với hàm lượng tăng xuất đỉnh Raman khoảng 305 cm-1 giảm dần Điều chứng tỏ tăng hàm lượng pha tạp tính đối xứng vật liệu tăng lên 3.4 Kết luận chương Trong chương tác giả tập trung phân tích hệ mẫu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 chế tạo chương 2, cụ thể sau: - Từ phép đo SEM cho thấy tăng hàm lượng pha tạp kích thước hạt giảm mạnh bề mặt vật liệu tương đối phẳng hạt kết tinh với biên hạt rõ khơng có khoảng trống hạt - Hệ vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 đơn pha có cấu trúc tinh thể tứ giác - Thể tích sở số mạng giảm tăng hàm lượng pha tạp La Fe - Kích thước tinh thể tăng tăng hàm lượng pha tạp La Fe - Phép đo tán xạ Raman cho thấy tăng hàm lượng pha tạp La tính đối xứng vât liệu tăng lên 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong khóa luận tác giả tập trung nghiên cứu chi tiết tổng quan lí thuyết, phương pháp chế tạo phân tích hệ vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 Bằng cách sử dụng phương pháp chế tạo phản ứng pha rắn, phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X, tán xạ Raman, phép đo kính kiễn vi điện tử quét (SEM), đưa kết luận sau: - Kết phép đo SEM cho thấy tăng hàm lượng pha tạp kích thước hạt giảm mạnh, bề mặt vật liệu tương đối phẳng, hạt kết tinh với biên hạt rõ khơng có khoảng trống hạt - Các vật liệu Ba1−x Lax Ti1−x Fex O3 với x= 0; 0,02; 0,04 chế tạo đơn pha có cấu trúc tinh thể tứ giác Các số mạng thể tích ô sở giảm tăng hàm lượng pha tạp La Fe Vì tổng bán kính ion 𝐵𝑎2+ 𝑇𝑖 4+ lớn nhiều so với bán kính 𝐿𝑎2+ , ion 𝐹𝑒 3+ 𝐹𝑒 4+ nên tăng hàm lượng pha tạp mẫu 𝐵𝑎1−𝑥 𝐿𝑎𝑥 𝑇𝑖1−𝑥 𝐹𝑒𝑥 𝑂3 ion 𝐿𝑎2+ , 𝐹𝑒 3+ 𝐹𝑒 4+ có xu hướng chổ ion 𝐵𝑎2+ 𝑇𝑖 4+ nên làm giảm khoảng cách ion xuống Hàm lượng pha tạp lớn khoảng cách ion giảm, dẫn đến giảm số mạng thể tích sở - Các kết phép đo tán xạ Raman cho thấy tăng hàm lượng pha tạp La Fe tính đối xứng vật liệu tăng lên 35 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Phạm Anh Đức: “Chế tạo nghiên cứu vật liệu Multiferroic cấu trúc Nano cho cảm biến trường micro – tesla”, Luận án Tiến sĩ vật liệu linh kiện Nano [2] Nguyễn Văn Khiển: “Chế tạo vật liệu khơng chứa chì BaTiO3 nghiên cứu tính chất điện mơi, áp điện chúng”, Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu [3] Phạm Thế Tân: “Cấu trúc tính chất số loại perovskite đơn kép chứa Mn”, Luận án Tiến sĩ Vật Lí [4] Lưu Hồng Anh Thư: “Chế tạo nghiên cứu vật liệu BiFeO3 pha tạp ion đất hiếm”, Luận văn Thạc sĩ khoa học [5] Nguyễn Thị Thu Yên: “Nghiên cứu chế tạo khảo sát ảnh hưởng đồng pha tạp ion La Mn đến tính chất vật lí vật liệu 𝐵𝑖𝐹𝑒𝑂3 ”, Luận án Thạc sĩ Vật Lí Tài liệu tiếng anh [6] N.V.Dang, T.D.Thanh, L.V.Hong, V.D.Lam and The-Long Phan: “Structural, optical and magnetic peoperties of polycrystalline BaTi1-xFexO3 ceramics” [7] O.Kamon-in, “Structural studies W.Pattanasiriwisawa, of Ba1-xLaxTiO3 A.Yangthaisong using X-ray and S.Srilomsak: absoeption near-edge spectroscopy” [8] Uma D Venkateswaran, Vaman M Naik, Ratna Naik: “High – pressure Raman studies of polycrystalline BaTiO3” 36 Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN Nhận xét: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ý kiến: Đánh dấu (X) vào ô lụa chọn Đồng ý thông qua báo cáo Không đồng ý thông qua báo cáo Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 NGƯỜI HƯỚNG DẪN 37 ... ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng pha tạp lên cấu trúc tinh thể vật liệu BaTiO3? ?? làm khóa luận tốt nghiệp Mục tiêu nghiên cứu - Chế tạo thành công hệ vật liệu BaTiO3 pha tạp La Fe với hàm lượng khác - Nghiên. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÍ PHAN HỒNG NHÃ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP LÊN CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU NỀN BaTiO3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành : Sư phạm Vật Lí Khóa học : 2018... xạ tia X (XRD) 28 3.2.1 Ảnh hưởng pha tạp lên số mạng 30 3.2.2 Ảnh hưởng pha tạp lên thể tích sở 31 3.2.3 Ảnh hưởng pha tạp lên kích thước tinh thể 32 3.3 Phổ tán xạ Raman