Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt và tham số trật tự của vật liệu la5 8ca3 8mn(1 y)pdyo3 ( y= 0,0125; 0,025)

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu manganite 1.1.2 Sự tách mức lượng trường tinh thể bát diện 1.1.3 Các tương tác manganite 1.1.4 Các tính chất điện, từ manganite: Chuyển pha sắt từ - thuận từ chuyển pha kim loại - điện môi 1.2 Lý thuyết hiệu ứng từ nhiệt 1.2.1 Cơ sở nhiệt động hiệu ứng từ nhiệt 1.2.2 Hiệu ứng từ nhiệt vật liệu perovskite 12 1.2.3 Phương pháp đo hiệu ứng từ nhiệt vật lý chất rắn 13 1.3 Lý thuyết tham số cận chuyển pha 14 1.3.1 Tham số trật tự (𝜂) 14 1.3.2 Chỉ số tới hạn (𝛽) 15 1.3.3 Độ cảm () 16 1.3.4 Chỉ số giới hạn  17 1.4.Tổng quan phương pháp Sol- gel tạo phức 19 CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 24 2.1 Chế tạo mẫu nghiên cứu 24 2.1.1 Quy trình tạo mẫu La5/8Ca3/8MnO3 24 2.1.2 Quy trình chế tạo mẫu tổ hợp La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y =0, 0125; 0, 025) 25 i 2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 28 2.3 Các phép đo nghiên cứu tính chất từ nhiệt mẫu 29 2.3.1 Đo từ nhiệt FC ZFC 32 2.3.2 Phép đo đường cong từ hoá đẳng nhiệt 34 2.4 Các phương pháp xác định tham số tới hạn 35 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Cấu trúc tinh thể hệ mẫu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y = 0,0125; 0,025) 37 3.2 Một số kết đo từ 38 3.2.1 Họ đường cong FC ZFC 38 3.2.2 Họ đường cong từ hoá đẳng nhiệt 39 3.3 Các tham số cận chuyển pha mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 40 3.3.1 Các đường Arrott mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 theo mơ hình lí thuyết 40 3.3.2 Tính tốn tham số cận chuyển pha mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 42 3.3 Hiệu ứng từ nhiệt mẫu 46 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AFI : điện môi phản sắt từ AFM : phản sắt từ CG : thuỷ tinh đám CMC : từ nhiệt khổng lồ CME : hiệu ứng từ nhiệt CMR : từ trở khổng lồ DE : trao đổi kép FC : làm lạnh từ trường FM : sắt từ FMI : sắt từ điện môi FMM : sắt từ kim loại LCMO : hệ hợp chất La5/8Ca3/8MnO3 LCMPO : hệ hợp chất La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 PM : thuận từ SE : siêu trao đổi VSM : hệ đo từ kế mẫu rung XRD : nhiễu xạ tia X ZFC : làm lạnh không từ trường Các ký hiệu  : điện trở suất  : góc liên kết B-O-B A : kí hiệu vị trí ion đất cấu trúc perovskite ABO3 A' : nguyên tố kim loại kiềm thổ B : kí hiệu vị trí ion kim loại cấu trúc perovskite ABO3 H : từ trường (trong phép đo tĩnh) iii HC : lực kháng từ MFC : kí hiệu từ độ mẫu vật liệu chế độ làm lạnh có từ trường MZFC : kí hiệu từ độ mẫu vật liệu chế độ làm lạnh khơng có từ trường T : nhiệt độ TC : Nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ (nhiệt độ Curie - Weiss) iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Giá trị số số tới hạn lý thuyết Landau giá trị thực nghiệm kết trung bình mơ tả cho chuyển pha 16 Bảng Các số mũ tới hạn mơ hình khác 18 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cấu trúc mạng perrovskite ABO3 lý tưởng xếp bát diện cấu trúc .4 Hình 2.Trật tự orbital điện tử 3d trường bát diện Ion kim loại nằm gốc toạ độ, ion ligan nằm trục toạ độ Hình 3.Mơ hình tương tác “trao đổi kép” cation Mn3+ Mn4+ với ion O2- trung tâm Hình 1.4.Sự phụ thuộc vào nhiệt độ đường điện trở từ độ mẫu đơn tinh thể La0,7Ca0,3MnO3 có TC = 215 K ] Hình Hệ đường cong từ hoá đẳng nhiệt vật liệu có hiệu ứng từ nhệt lớn .14 Hình 1.6 Biểu diễn phụ thuộc tham số trật tự vào nhiệt độ 15 Hình 7.Quá trình Sol-Gel sản phẩm thu 20 Hình Các kiểu liên kết phối trí Ion kim loại với nhóm – COO-: 21 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp oxit phức hợp phương pháp sol-gel 24 Hình 2.Sơ đồ chế tạo mẫu LCMPO theo phương pháp sol -gel 26 Hình 3.Máy khuấy từ (220 V-500W) 28 Hình Lò nung thiêu kết (240 V-1350 W) 28 Hình Sơ đồ nhiễu xạ tia X 28 Hình 6.Sơ đồ cấu trúc khí hệ đo từ kế mẫu rung 31 Hình 3.1.Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y=0,0125; 0,025…………………………………………………………………… 37 Hình 3.2 Đường cong FC ZFC mẫuLa5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y= 0,0125; 0, 025…………………………………………………………………… .38 Hình 3.3 Họ đường cong từ hố đẳng nhiệt lân cận chuyển pha mẫu khối La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y= 0,0125; 0, 025 …………………………… 39 Hình 3.4 Các đường Arott theo mơ hình trường trung bình………………… .40 Hình 3.5 Các đường đẳng nhiệt Arrott bổ M1/β thay đổi theo (H/M)1/ cho La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 với (a) mơ hình Heisenberg 3D; (b) Mơ hình 3D Ising ; (c) mơ hình trường trung bình tricritical (d) RS = S (T) / S (227K) theo nhiệt vi độ mơ hình Mean-field (MF), 3D Heisenberg (HS), 3D Ising (IS) tricritical mean-field (TMF),………………………………………………………….41 Hình 3.6 Sự phụ thuộc nhiệt độ độ từ hóa tự phát MS (trái) nghịch đảo độ cảm từ  -1 (phải) cho mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 43 Hình 3.7.Các đường Kouvel-Fisher cho từ hóa tự phát MS(trái) nghịch đảo độ cảm từ (phải) hợp chất La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 44 Hình 3.8 Biểu đồ đẳng nhiệt M theo H lnM theo lnH La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 T=247 K 45 Hình 3.9 Biểu đồ tỷ lệ M   so với 0 H /    hai đường cong phổ biến bên TC cho mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 46 Hình 3.10 Sự thay đổi entropy theo nhiệt độ mẫu La5/8Ca3/8Mn(1y)PdyO3 với y= 0,0125; 0, 025 từ trường khác 47 vii THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung - Tên đề tài: “Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt tham số trật tự vật liệu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 ( y= 0,0125; 0,025)” - Mã số: ĐT-2020-17 - Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ 12/2020 đến 12/2021) - Cấp quản lý: Cấp sở - Cơ quan quản lý đề tài: Trường Đại học Hồng Đức - Đơn vị chủ trì đề tài: Khoa KHTN - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thị Ngọc Đơn vị công tác: Bộ môn Vật lý – Khoa KHTN Điện thoại: 0919634179 Email: nguyenthingoctn@hdu.edu.vn Kết nghiên cứu Đã chế tạo thành công mẫu maganite tổ hợp hợp La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với nồng độ pha tạp theo tỷ lệ số mol sau: y =0,00; 0,0125, 0,025 - Xác định chất lượng mẫu phương pháp nhiễu xạ tia X Các mẫu chế tạo có chất lượng tốt, bảo đảm mục đích nghiên cứu tính chất vật lý Kết phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X cho thấy mẫu kết tinh tốt đơn pha orthorhombic, thuộc hệ trực giao với số mạng Khảo sát phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ hệ vật liệu điều kiện khơng có từ trường (ZFC) có từ trường (FC) Tất mẫu ta quan sát thấy dấu hiệu trạng thái thuỷ tinh spin Khảo sát hiệu ứng từ nhiệt cho hệ vật liệu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 (y= 0,0125; 0,025 Tính tốn tham số trật tự vật liệu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y= 0,025 viii MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ngày nay, khoa học Vật liệu nói chung vật liệu điện tử nói riêng có đóng góp quan trọng tạo sản phẩm chất lượng cao lĩnh vực điện tử, tự động hóa, ghi nhớ xử lý thơng tin, công nghệ vũ trụ [1,13, 14] Trong vật liệu điện tử có cấu trúc perovskite ABO3, hệ manganite A1xA’xMnO3 (A: ion đất hiếm, A’: ion kim loại kiềm thổ) có nhiều hiệu ứng vật lý thú vị hứa hẹn nhiều khả ứng dụng lĩnh vực ghi từ, xử lý môi trường điều trị ung thư phương pháp đốt nhiệt…v.v Vì thế, hệ vật liệu manganite cịn mang tính thời cao tiếp tục thu hút quan tâm nghiên cứu nhà vật lý lý thuyết vật lý thực nghiệm [2,3,4] Tính chất vật lý manganite phụ thuộc mạnh vào tỷ phần pha tạp ion kim loại Khi pha tạp kim loại có hố trị 2+ (ký hiệu A') Ba, Ca, Sr vào phần ion đất người ta thấy số vật liệu A1-xA'xBO3 (B = Mn, Co) thể nhiều tính chất đặc biệt tính chất dẫn điện, tính chất từ [10,11,12] Tất tính chất điện - từ nêu phụ thuộc vào thành phần pha tạp mà với vật liệu cụ thể, trạng thái pha vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ, từ trường, điện trường…,thậm chí tính chất dẫn chúng cịn phụ thuộc vào mơi trường (như tính nhạy khí) [6,7, ] Đặc biệt, hiệu ứng đáng quan tâm phát vật liệu B = Mn (được gọi manganite) hiệu ứng từ nhiệt (MagnetoCaloric Effect –MCE) Ngày nay, việc nghiên cứu tạo nguồn lượng nhằm bảo vệ môi trường, giảm thiểu chất thải gây ô nhiễm môi trường vấn đề quan tâm hàng đầu, nghiên cứu ý nhiều nghiên cứu vật liệu ứng dụng công nghệ làm lạnh hệ - công nghệ làm lạnh từ (MR: Magnetic Refrigeration) dựa hiệu ứng từ nhiệt nhằm tiết kiệm lượng không gây ô nhiễm môi trường, giải pháp thay cho kĩ thuật nén /giãn khí thơng thường (CGM:conventional gas compression) [6] So với cơng nghệ CGM cơng nghệ MR có nhiều ưu điểm vượt trội, đánh giá cơng nghệ làm lạnh thân thiện với môi trường lí sau: Thứ nhất, hệ làm lạnh từ MR có hiệu suất cao hiệu suất làm lạnh CGC, hiệu suất làm lạnh từ công nghệ MR đạt 30-60% chu trình Carnot lý tưởng hiệu suất làm lạnh CGC 5-10% So với cơng nghệ nén khí q trình từ hóa/khử từ MR đạt hiệu suất 99% tiết kiệm lượng từ 20% đến 30% Thứ hai, hệ làm lạnh từ chế tạo với kích thước nhỏ gọn vật liệu làm lạnh từ vật rắn Thứ ba, công nghệ làm lạnh từ không phá hủy tầng ozon, gây tượng nóng lên tồn cầu khơng sử dụng chất khí CFCs, HFCs… Như nói việc phát nghiên cứu hiệu ứng CME vật liệu perovskite nói chung hệ manganite nói riêng mở hướng ứng dụng to lớn nhiều lĩnh vực đặc biệt lĩnh vực làm lạnh từ Và chủ đề sôi động, thu hút quan tâm nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm giới mà Việt Nam [14,15, 17] Để nghiên cứu chất vi mô tương tác từ vật liệu perovskite nói chung hệ manganite nói riêng lân cận nhiệt độ xảy hiệu ứng trên, có mơ hình lý thuyết đưa ra: Mơ hình Mean-field; mơ hình 3D Heisenberg; mơ hình 3D Ising mơ hình Tricritical mean-field Mỗi mơ hình đưa tham số trật tự (hay gọi tham số tới hạn) hệ vật liệu khác Dựa kết thực nghiệm, nhà nghiên cứu tính tốn tham số trật tự vật liệu ứng với mơ hình nào, từ xác định tương tác từ vật liệu lân cận chuyển pha [2,5] Với lí trên, chúng tơi chọn đề tài “Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt tham số trật tự vật liệu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 ( y= 0,0125; 0,025)” Mục đích nghiên cứu - Chế tạo thành công mẫu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 ( y= 0,0125; 0,025) phương pháp sol-gel - Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt mẫu La 5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 ( y= 0,0125; 0,025) 3.2 Một số kết đo từ 3.2.1 Họ đường cong FC ZFC Sau chế tạo nghiên cứu cấu trúc tinh thể, hệ mẫu LCMPO tiến hành đo từ hệ đo VSM Phép đo từ độ phụ thuộc vào nhiệt độ hệ mẫu thực hai chế độ làm lạnh khơng có từ trường (ZFC) làm lạnh có từ trường (FC) từ truờng 100Oe Các phép đo thực từ nhiệt độ 5K đến nhiệt độ 300K.Các kết trình bày hình đây: Hình a y = 0.0125 Hình b y = 0.025 Hình 3.2 Đường cong FC ZFC mẫuLa5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y= 0,0125; 0, 025 Từ đường cong từ nhiệt thu hai hệ mẫu tiến hành đo hệ đo có độ phân giải cao, ta thấy: Trong vùng nhiệt độ thấp đường cong từ độ mẫu chế độ ZFC FC bị tách biệt rõ rệt, dấu hiệu tượng thuỷ tinh spin vật liệu Nhiệt độ chuyển pha mẫu cỡ 250 đến 260K 38 3.2.2 Họ đường cong từ hố đẳng nhiệt Hình 3 Họ đường cong từ hoá đẳng nhiệt lân cận chuyển pha mẫu La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với y= 0,0125; 0, 025 Hình 3.3 trình bày phụ thuộc từ độ vào từ trường đẳng nhiệt từ 219 K đến 291 K mẫu y = 0,0125 199 K đến 281 K mẫu y = 0.025 Từ hình vẽ thấy thay đổi từ trường nhiệt độ thấp T< T C giá trị từ độ tăng nhanh Tại lân cận nhiệt độ TC, gia tăng giảm Khi nhiệt độ cao, từ trường cao từ độ chưa bão hồ mà biến đổi tương đối tuyến tính theo từ trường, điều chứng tỏ có tách pha mẫu, bên vật liệu khơng phải có sắt từ mà cịn có thành phần khác khơng phải sắt từ chẳng hạn phản sắt từ (AFM) thuận từ (PM) Moment từ pha sắt từ tăng nhanh tới đến giá trị bão hòa từ trường tăng lên Đối với pha AFM (hoặc PM) moment từ lại tăng gần tuyến tính theo tăng từ trường bên Moment từ hệ tổng hợp hai pha Để xác định tham số cận chuyển pha, sở đường biểu diễn M(H)chúng ta xây mơ hình 3D Heisenberg (HS); Mơ hình 3D Ising- (IS) ; mơ hình Tricritical mean- field (TMF); mơ hình trường trung bình (Mean-field - MF) trình bày mục 3.3 39 3.3 Các tham số cận chuyển pha mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 Do điều kiện khách quan, tiến hành đo mẫu y=0,0125 bị hỏng nên chúng tơi khơng thể tính tham số cận chuyển pha cho mẫu y=0,0125 Dưới tơi xin trình bày phần tham số cận chuyển pha cho mẫu y = 0.025 3.3.1 Các đường Arrott mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 theo mơ hình lí thuyết Để xác định tham số mũ, xây dựng đường Arrot mơ hình trường trung bình hiển thị hình 3.5 Có thể thấy từ hình này, M thay đổi theo H/M có hệ số góc dương Hình Các đường Arott theo mơ hình trường trung bình Nếu tương tác từ bên mẫu tuân theo lý thuyết mơ hình trường trung bình với  = 0.5  = 1, đường Arrott lân cận TC phải chuỗi đường thẳng song song đường tương ứng TC phải qua gốc toạ độ Đối với mẫu y=0.025, hình 3.5 ta thấy, đường tuyến tính gần song song với nhau, phù hợp với mơ hình trường trung bình Tuy nhiên, để xác định rõ hơn, xây dựng đường 40 Arrott bổ theo mơ hình 3D Heisenberg; mơ hình 3D Ising; mơ hình Tricritical mean-field cho mẫu y = 0.025 Hình Các đường đẳng nhiệt Arrott bổ M1/β thay đổi theo (H/M)1/ cho La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 với (a) mơ hình Heisenberg 3D; (b) Mơ hình 3D Ising ; (c) mơ hình trường trung bình tricritical (d) RS = S (T) / S (227K) theo nhiệt độ mơ hình Mean-field (MF), 3D Heisenberg (HS), 3D Ising (IS) tricritical mean-field (TM), Hình 3.5 cho thấy đường Arott bổ mẫu trường hợp mơ hình 3D Heisenberg ( =0.365,  =1.336), 3D Ising (=0.325, =1.24) mơ 41 hình tricritical mean-field ( =0.25,  =1.0) Mặc dù có đường thẳng từ trường cao, khó để xác định số chúng áp dụng để tìm số mũ tới hạn xác Để lựa chọn tốt nhất, độ dốc tương đối (RS) xác định RS = S (T) / S (TC) tính tốn Nếu đường Arrott bổ chuỗi đường song song, mơ hình cho mẫu RS phải có giá trị Sự phụ thuộc nhiệt độ RS áp dụng cho mơ hình hiển thị hình 3.6 với y = 0.025,có thể thấy từ hình này, tất đường RS (T) mẫu không 3.3.2 Tính tốn tham số cận chuyển pha mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 Theo lý thuyết chuyển pha từ bậc hai, vùng lân cận TC, độ từ hóa tự phát MS độ tự cảm  xác định từ phương trình:  M s (T)  M  ,   , T  Tc  h0     ,   , T  Tc M  0  1 (T )   (45) (46) M  D.H ,   , T  Tc  (47) Trong   (T  Tc ) / TC Các số mũ tới hạn nhiệt độ chuyển pha suy từ đường Arrott bổ phương trình Arrott-Noakes: 1  H     = a  bM M  (48) Với a, b số Chúng tơi sử dụng phương pháp Arrott bổ (MAP) áp dụng phương trình (45-47) để có thơng số xác hơn, cụ thể là, phép ngoại suy tuyến tính đường cong vùng từ trường cao hình 3.6 cho mẫu y=0.025 thực để xác định giá trị từ hóa tự phát M S nghịch đảo độ cảm từ ban đầu 42  -1 mẫu Hình 3.6 Sự phụ thuộc nhiệt độ độ từ hóa tự phát MS (trái) nghịch đảo độ cảm từ  -1 (phải) cho mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 Hình 3.6 mơ tả giá trị độ từ hoá tự phát MS (T) độ cảm từ ban đầu theo nhiệt độ giá trị số mũ tới hạn suy đường cong MS (T) cho mẫu y= 0.025 Theo công thức (45) (46) với y = 0.025, ta thu tham số giới hạn cho mẫu β = 0.507,  = 1.15, TC = 247.97 K, giá trị gần với mơ hình Mean-field (MF) (β = 0.5,  = 1.0) Ngoài ra, tham số tới hạn β,  TC xác định theo phương pháp Kouvel-Fisher sau: M s Tc  T  dM s  dT (49)  1 T  Tc  d  1  (50) dT Thông qua hai phương trình (49), (50) ta xác định tham số mũ tới hạn cách xác Theo phương pháp Kouvel-Fisher, ta thu 43 giá trị độ từ hóa tự phát MS (trái) nghịch đảo độ cảm từ ban đầu (phải) mẫu y = 0.025 sau (hình 3.7) Hình 7.Các đường Kouvel-Fisher cho từ hóa tự phát MS(trái) nghịch đảo độ cảm từ (phải) hợp chất La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 Theo phương pháp Kouvel-Fisher,,ta có tham số mũ tới hạn cho mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 β = 0.515,  = 1.148, TC = 247.81 Để xác định giá trị độ từ hóa tự phát TC  theo công thức (47), vẽ đường biểu diễn từ độ đẳng nhiệt nhiệt độ gần với nhiệt độ chuyển pha mẫu, nhiệt độ chọn T = 247 K Hình 3.8 biểu diễn lnM theo lnH cho ta xác định giá trị  theo cơng thức (47) 44 Hình 3.8 Biểu đồ đẳng nhiệt M theo H lnM theo lnH La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 T=247 K Như từ hình 3.8, ta thu kết làm khớp cho giá trị tham số mũ  = 2.943 cho mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 Theo công thức (37), giá trị tính tốn từ kết làm khớp hình 3.8 3,23 Sự sai khác số liệu đo khơng xác nhiệt độ chuyển pha Cũng không loại trừ q trình tính tốn lý thuyết phải tính gần Một nguyên nhân gây tượng tách pha vật liệu dẫn đến tương tác lân cận chuyển pha gây nhiều mơ hình tương tác Tuy vậy, thấy so với mơ hình Ising (=4.82) trường trung bình (=3) mẫu y=0, 025 có giá trị  gần với mơ hình trường trung bình Để kiểm tra tính xác thơng số tới hạn, chúng tơi áp dụng lí thuyết Scalling Các từ độ liên quan đến từ trường ứng dụng theo phương trình M (  H ,  )    f  ( H /    ) 45 Trong f+ f- hàm tùy vào phạm vi nhiệt độ tưương ứng TC Hình 9.Biểu đồ tỷ lệ 𝑴|𝜺|𝜷 so với 0 H /    hai đường cong phổ biến bên TC cho mẫu La5/8Ca3/8Mn0,975Pd0,025O3 Sử dụng giá trị số mũ tới hạn theo phương pháp KouvelFisher, đường cong mẫu thực hiển thị hình 3.9 Rõ ràng đường từ hóa đẳng nhiệt vùng lân cận T C rơi vào hai nhánh, nhánh T< TC nhánh T >TC Điều chứng tỏ số mũ tới hạn thu tương đối phù hợp với lí thuyết Scalling Sau xác định nhiệt độ TC, theo dự đoán hiệu ứng từ nhiệt xuất quanh nhiệt độ nên họ đường cong từ hoá đẳng nhiệt đo xung quanh Tc trình bày hình 3.10 3.3 Hiệu ứng từ nhiệt mẫu Hiệu ứng từ nhiệt xem xét từ liệu thu đường đo từ độ phụ thuộc từ trường nhiệt độ khác hình 3.10 46 Hình 10 Sự thay đổi entropy theo nhiệt độ mẫu La5/8Ca3/8Mn(1y)PdyO3 với y= 0,0125; 0, 025 từ trường khác Các đường thể hiệu ứng xác đinh từ từ trường 0.5T đến 6T cho thấy từ trường cao tình cực đại MCE dịch phía nhiệt cao Ở vùng từ trường thấp, MCE có xu hướng dịch chuyển nhiệt độ chuyển pha trong vùng từ trường cao, nhiệt độ chuyển pha có xu hướng dịch lên nhiệt độ cuối trình chuyển pha Giá trị từ nhiệt lớn thu từ trường 6T ~ 7J/KgK mẫu y= 0,0125 ~5J/KgK mẫu y= 0,025 Giá trị khơng lớn nằm gần với nhiệt độ phịng hướng nghiên cứu để đưa hiệu ứng từ nhiệt cao nhiệt độ phòng Một điều thấy rõ vùng nhiệt độ xuất hiệu ứng từ nhiệt mở rộng Hiệu ứng từ nhiệt giảm nhanh tăng nhiệt độ cao nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ vùng nhiệt độ thấp, nhiệt độ chuyển pha giá trị từ nhiệt giảm chậm Điều dễ dàng hiểu đo vùng nhiệt độ cao, vật liệu trạng thái thuận từ vùng nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ [15,18] Sự phân pha vật liệu ảnh hưởng đến độ lớn hiệu ứng có lợi nhiệt độ chuyển pha hiệu ứng từ trở khổng lồ hiệu ứng từ nhiệt Không hiệu ứng từ trở, phân pha có vai trị quan trọng vùng nhiệt độ từ trường thấp Nó làm tăng cường hiệu ứng từ trở đặc biệt vùng nhiệt độ 47 xa nhiệt độ chuyển pha TC Tuy nhiên, hiệu ứng từ nhiệt lại theo chế khác vùng nhiệt độ thấp xa TC hiệu ứng từ nhiệt không tăng cường 48 KẾT LUẬN Đề tài đạt số kết sau: Đã chế tạo thành công mẫu maganite tổ hợp hợp La5/8Ca3/8Mn(1-y)PdyO3 với nồng độ pha tạp theo tỷ lệ số mol sau: y =0,00; 0,0125, 0,025) Các mẫu chế tạo có chất lượng tốt, bảo đảm mục đích nghiên cứu tính chất vật lý Kết phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X cho thấy mẫu kết tinh tốt đơn pha orthorhombic, thuộc hệ trực giao với số mạng: a = 5,443Ao; b = 7,683Ao; c = 5,453Ao  =  =  =90o Từ liệu thu đường đo từ độ phụ thuộc từ trường nhiệt độ khác nhau, ta thu giá trị từ nhiệt lớn từ trường 6T mẫu y= 0,0125 ~ 7J/KgK mẫu y= 0,0125 ~5J/KgK Các giá trị khơng lớn nằm gần với nhiệt độ phịng Do có hướng nghiên cứu đưa hiệu ứng từ nhiệt cao nhiệt độ phòng Các tham số mũ tới hạn mẫu y= 0,025 nghiên cứu β = 0.5, =1.0,  = 2.943 Kết cho thấy mẫu x = 0, 025 gần với liệu mơ hình trường trung bình 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Lê Viết Báu, (2006), "Ảnh hưởng việc thay số nguyên tố cho Mn lên tính chất điện - từ perovskite (La, Sr)MnO3", Khoa học vật liệu, Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu [2] Lê Viết Báu, (2014), "Nghiên cứu tham số cận chuyển pha số vật liệu manganite", đề tài khoa học công nghệ cấp bộ, mã số B2010-42-17 [3] Nguyễn Châu, Thân Đức Hiền, Nguyễn Nguyên Hy, Phạm Quang Niệm, (1972), Các giảng từ học [4] Huỳnh Đăng Chính, (2003), Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [5] Trịnh Thị Chung, (2018), "Nghiên cứu tham số tới hạn vật liệu La0.7Sr0.3Mn1-xAlxO3 (x=0 x = 0.05) ", Luận Văn Thạc sĩ khoa học Vật lý – Trường ĐH Hồng Đức [6] Nguyễn Thị Mỹ Đức, (2020), "Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt số perovsskite manganite dây từ hợp kim chứa Gd", luận án tiến sĩ vật lí, trường khoa khoa học tự nhiên [7] Nguyễn Viết Hoằng, (2017), "Chế tạo khảo sát cấu trúc, tính chất điện - từ vật liệu tổ hợp BaTiO3/manganite La1-xSrxMnO3", luận văn thạc sĩ khoa học [8] Nguyễn Văn Khiêm, (2001), "Nghiên cứu tính chất từ điện hệ perovskite La1-xSrxCoO3 Nd0,7Sr0,3Mn1-yMgyO3", ITIMS, Luận án Tiến sĩ Vật lý [9] Nguyễn Thị Mai Phương, (2008), "Hiệu ứng từ nhiệt perovskite manganite (La1-xRx)0.7Sr0.3MnO3 - R:Pr, Nd", Luận văn thạc sỹ vật lý chất rắn, Đại học Sư phạm Hà Nội 50 Tài liệu Tiếng Anh [10] A Arrott and J E Noakes, (1967), Phys Rev Lett 19 [11] Anis Biswas, Tapas Samanta, S Banerjee, and I Das , (2008), "Influence of charge ordering on magnetocaloric properties of nanocrystalline Pr0.65(Ca0.7Sr0.3)MnO3", Appl Phys 92, 212502 [12] Deac, I., Diaz, S V., Kim, B G., Cheong, S -W & Schiffer, (2002), "Magnetic relaxation in La 0.350Pr0,275Ca0.375MnO3 with varying phase separation", Phys Rev 65, 174426 [13] Duong Thi Hong Gam, Nguyen Hoang Hai, Le Van Vu, Nguyen Hoang Luong and Nguyen Chau, (2009), Journal of Physics: Conference Series 187, 012067 [14] Hwang, H Y &Cheong, S W, (2000), "Colossal Magnetoresistance Oxides" , (ed.Tokura, Y.) Ch ( Monogr In Condensed Matter Sci , Gordon & Breach, London [15] H.Shen, H.Wang, F.Cao, F.Qin, D.Xing, D.Chen, Y.Liu, J.Sun, (2014), J.Magn Magn Mater, 372,23-26 [16] H.Shen, H.Wang, J.Liu, D.Xing, F.Cao, F.Qin, Y.Liu, J.Sun, (2014), J.Alloys Compd 603,167-.171 [17] Le Viet Bau, Nguyen Van Khiem, Nguyen Xuan Phuc, Le Van Hong and Dao, Nguyen Hoai Nam, (2009), "Magnetoresistance and magnetocaloric properties of La0.7Sr0.3Co0.95Mn0.05O3 compound", Journal of Physics: Conference Series 187 pp 012073-012077 [18] Millis, A J Littlewood, P D & Shraiman, B I, (1995), "Double exchange alone does not explain the resistivity of La 1-xSrxMnO3", Phys Rev Lett 5144–5147 [19] L.V Bau, N.V Khiem, N.X Phuc, L.V Hong, D.N.H Nam, P Nordblad, (2010), JMMM 322, 753–755 51 [20] L P Kadano, W Gotze, D Hamblen, R Hecht, E A S Lewis, V V Palciauskas, M Rayl, J Swift, D Aspnes and J Kane, Rev Mod, (1967, Phys 39, 395 [21] Millis, A J Littlewood, P D & Shraiman, B I, (1995) , "Double exchange alone does not explain the resistivity of La 1-xSrxMnO3", Phys Rev Lett 5144–5147 [22] Nguyen Chau, Pham Quang Niem, Hoang Nam Nhat, Nguyen Hoang Luong, Nguyen Duc Tho, (2003), Physica B 327, pp.214–217 [23] Nguyen Huu Duc, Tran Dang Thanh, Le Thi Tuyet Tam, Bui Manh Tuan, Pham Thi Thanh, Nguyen Hai Yen, Phan The Long and Nguyen Huy Dan, (2010), "Presented at The 5th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology", Ha Noi [24] Tomioka, Y et a, (1996), "Magnetic field induced metal insulator phenomena in Pr1-xCaxMnO3 with controlled charge -ordering instability" , Phys Rev 53, 1689–1692 52