Nghiên cứu chế tạo một số vật liệu hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở tổ hợp vật liệu điện môi la1,5sr0,5nio4 với các hạt nano từ

BỘGIÁODỤCVÀ ĐÀO TẠO VIỆNHÀNLÂMKHOAHỌCVÀ CÔNGNGHỆVIỆT NAM HỌCVIỆNKHOA HỌCVÀCÔNGNGHỆ …………… …………… CHUTHỊ ANHXUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ VẬT LIỆU HẤPTHỤ SÓNG VI BA TRÊN CƠ SỞ TỔ HỢP VẬT LIỆUĐIỆNMÔI La1,5Sr0,5NiO4VỚICÁC HẠT NANOTỪ ChuyênNgành:Vậtliệuđiện tử Mãsố:9.44.01.23 LUẬNÁNTIẾNSĨKHOA HỌCVẬTLIỆU HÀNỘI-NĂM2018 CHUTHỊ ANHXUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ VẬT LIỆU HẤPTHỤ SÓNG VI BA TRÊN CƠ SỞ TỔ HỢP VẬT LIỆUĐIỆNMÔI La1,5Sr0,5NiO4VỚICÁC HẠT NANOTỪ ChuyênNgành:Vậtliệuđiện tử Mãsố:9.44.01.23 LUẬNÁNTIẾNSĨKHOA HỌCVẬTLIỆU NGƯỜIHƯỚNG DẪN KHOAHỌC TS.ĐàoNgunHồiNam GS.TSKH NguyễnXnPhúc HÀNỘI-NĂM2018 LỜICAMĐOAN Tơicamđoanđâylàcơngtrìnhnghiêncứucủariêngtơi,đượcthựchiệntạiViệnKhoahọcvậtliệu –ViệnhànlâmKhoahọcvàCơngnghệViệtNamdưới hướngdẫn TS Đào Ngun Hồi Nam GS.TSKH Nguyễn Xuân Phúc Các số liệu vàkết luận án trung thực, chưa công bố cơng trìnhnàokhác ChuThịAnhXn LỜICẢMƠN Đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đào NgunHồi Nam GS TSKH Nguyễn Xuân Phúc Các Thầy người đề tài trực tiếphướngdẫnem.CácThầylnquantâm,độngviênem,giúpemvượtquamọikhókhăn.Qua thầy,emđãhọcđượcrấtnhiềukiếnthứcqbáukhơngchỉtrongkhoahọcmàởcảtrongđờisốnghàngngày Em xin gửi lời cảm ơn tới tất cán phòng Từ Siêudẫn Những người nhiệt tình giúp đỡ, bảo, đóng góp cho em kinhnghiệm vàbài giảng khoa học đáng quý suốt thời gian em làm khóa luậntạiphịng Em xin bày tỏ lịng biết ơn thầy giáo Trường Đại học Khoahọcđãlnnhiệttìnhgiúpđỡvàtạođiềukiệntốtnhấttrongqtrìnhlàmthựcnghiệmtạitrườn g Qua đây, em xin bày tỏ lịng biết ơn tới Viện Khoa học Vậtliệu,HọcviệnKhoahọcvàCơngnghệ,trườngĐạihọcKhoahọc–ĐạihọcTháiNgunvà tồn thể Thầy Cơ Khoa Vật lý Công nghệ, ĐH Khoa học – ĐHTN đãtạo cho em điều kiện thuận lợi để học tập, nghiên cứu hồn thành luận ánnày Emxingửilờicảmơntớitấtcảbạnbèđãlnđộngviên,giúpđỡ emrấtnhiều Cuối cùng, em xin cảm ơn cha mẹ người thân em Nhữngngười sát cánh, động viên em, đưa em vượt qua tất khó khăn để hồnthànhluậnvănmộtcáchtốtnhất Emxinchânthànhcảm ơn! HàNội,năm2018 Tácgiảluận án MỤCLỤC DANHMỤCCHỮVIẾTTẮT DANHMỤCHÌNH DANHMỤCBẢNG MỞĐ Ầ U CHƯƠNG1.CÁCHIỆNTƯỢNGVÀVẬTLIỆUHẤPTHỤSĨNGVIBA 1.1.Lịchsửhìnhthành vàpháttriểncủavật liệuhấpthụsóngvi ba 1.2.C ơsở l ýth u y ế t v c c ứn g d ụ ng c ủ a só n g đ i ệ n từ 1.3.Sựtánxạ vàphảnxạsóngđiệntừbởimơitrườngvậtchất 10 1.3.1.Khửphảnxạ bằngcấutrúc hìnhdạng 11 1.3.2.Kỹthuậtkhửphảnxạchủđộng 12 1.3.3.Kỹthuậtkhử phảnxạbịđộng 12 1.3.4.K ỹ t h u ậ t k h p h ả n x b ằ n g v ậ t l i ệ u h ấ p t h ụ 13 1.4.Cáccơchếhấpth ụ só n g điệntừ trongvùngtầnsốvib a 13 1.4.1.C c h ế t ổ n h a o t r o n g c c c h ấ t d ẫ n đ i ệ n 14 1.4.2.C c h ế t ổ n h a o đ i ệ n m ô i 15 1.4.3.C c h ế t ổ n h a o t …………………………………………………… 16 1.5.Mộtsốcấutrúcvàvậtliệuhấpthụsóngvi ba 19 1.5.1.Đ a l p đ i ệ n m ô i h ấ p t h ụ s ó n g v i b a 20 1.5.1.1.Cấutrúchấp thụdạngmàn chắncộnghưởngSalisbury 20 1.5.1.2.LớphấpthụDallenbach 21 1.5.1.3.LớphấpthụJaumann 22 1.5.2.V ậ t l i ệ u h ấ p t h ụ t t í n h 24 1.5.3.Cácvậtliệuhấpthụbấtđồngnhất 26 1.5.4.V ậ t l i ệ u h ấ p t h ụ s ó n g v i b a h ỗ n h ợ p 27 MỤCLỤC 1.5.5.V ậ t l i ệ u m e t a h ấ p t h ụ h o n h ả o s ó n g v i b a 28 1.6.Mộtsốhệvậtl iệ uliê n quanđếnđốitượngnghiêncứucủa đềtài 29 1.6.1.H ệ v ậ t l i ệ u L a 1,5Sr0,5NiO4( L S N O ) 29 1.6.2.H ệ v ậ t l i ệ u f e r r i t e s p i n e l M F e 2O4(M= C o , N i ) 31 1.6.3.H ệ v ậ t l i ệ u s ắ t t L a 0,7Sr0,3MnO3( L S M O ) 33 1.6.4.Hệ hạtnanokimloạisắt 35 1.7.Kếtluậnchương 36 CHƯƠNG2.KỸTHUẬTTHỰCNGHIỆM 38 2.1.Quitrìnhchếtạocáchạtnano 38 2.2.Các phép đokh ảo s t cấu trúc v t ín h ch ấtcủa vậ t liệu 40 2.2.1.K hảo sá tcấu t rú ct in h th ể b ằ n g ph ươn g ph ápnh iễu x tia X 40 2.2.2.Ảnhhiểnviđiệntửquét(SEM) 41 2.2.3.P h ổ t n s ắ c n ă n g l ợ n g ( E D X ) 42 2.2.4.Cácphương phápđotínhchấttừ củavậtliệu 43 2.3.Mộtsốphươngphápđocácthơngsốđiệntừcủavậtliệuhấpthụsóngviba 43 2.3.1.Quitrìnhtrảicáclớpvậtliệuhấpthụ 2.3.2 Sơ lược phương pháp đo thông số điện từ vật liệu hấp thụ sóngviba 44 44 2.3.2.1.Kỹthuật hốc cộnghưởng 45 2.3.2.2.K ỹ t h u ậ t b ả n c ự c s o n g s o n g 46 2.3.2.3.Kỹthuậtđầudòđồng trục 46 2.3.2.4.K ỹ t h u ậ t đ n g t r u y ề n 47 2.3.2.5.Kỹthuậtkhônggiantựdo 48 2.3.3.Phépđophảnxạ/truyềnquasóngvibatrongkhơnggian tựdo 50 MỤCLỤC 2.3.4.Lýthuyếtđườngtruyềnvà thuậttoánNicolson–Ross–Weir(NRW) 2.4.Kếtluậnchương 52 54 CHƯƠNG3 T Í N H C H Ấ T H Ấ P T H Ụ S Ó N G V I B A C Ủ A H Ệ H Ạ T NANOĐIỆNMÔILa1,5Sr0,5NiO4 56 3.1.Cácđặctrưngcơ bảncủahệhạt nanođiện môiLa1,5Sr0,5NiO4 56 3.1.1.Đ ặ c t r n g c ấ u t r ú c v k í c h t h c h t 57 3.1.2.Tínhchấttừcủavậtliệu 59 3.2.KhảnănghấpthụsóngvibacủahệhạtnanoLa1,5Sr0,5NiO4theođộdàylớphấpthụ 60 3.3.Kếtluậnchương 66 CHƯƠNG4 C Ô N G N G H Ệ C H Ế T Ạ O V À T Í N H C H Ấ T H Ấ P T H Ụ SĨNGVIBACỦACÁCHẠT NANO KIM LOẠIFe 4.1.Ảnhhưởngcủađiềukiệnchếtạolêncấutrúc,kíchthướchạttínhchấttừcủav ậ t l i ệ u n a n o k i m l o i F e 4.2.Tínhchấthấpthụsóngvibacủa hệ hạ t n a n o kimloạisắt 4.2.1.Ảnhhưởngcủađộdàylớphấpthụlêntínhchấthấpthụsóngvibacủacáclớphấpth ụFe/paraffin 4.2.2.ẢnhhưởngcủatỷlệkhốilượngbộtnanoFe/paraffinlêntínhchấthấpthụsóng viba củacác lớphấp thụFe/paraffin 68 69 74 74 79 4.3.Kếtluậnchương 82 CHƯƠNG CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT HẤP THỤSĨNG VI BA CỦA MỘT SỐ HỆ HẠT NANO TỔ HỢP ĐIỆN MÔI/SẮTTỪ,F E R R I T E 84 5.1.C ô n g n g h ệ c h ế t o v c c đ ặ c t r n g c b ả n c ủ a c c v ậ t l i ệ u C o F e 2O 4,NiFe2O4vàLa0,7Sr0,3MnO3 84 5.1.1.HệhạtnanoferriteCoFe2O4 85 5.1.2.H ệ h t n a n o f e r r i t e N i F e 2O4 5.1.3.Hệhạtnanosắt từLa0,7Sr0,3MnO3 88 91 MỤCLỤC 5.2.Khảnănghấpthụ sóngviba củamộtsốhệhạtnanotổhợp 5.2.1.Hệhạtnanotổhợp(100-x)La1,5Sr0,5NiO4/xCoFe2O4(x= 95 0; 2;4;6;8;10) 95 5.2.2.Hệhạtnanotổhợp(100-x)La 1,5Sr0,5NiO4/ xNiFe2O4( x =0;8;15;20;30;3 ) 102 5.2.3.Hệhạtnanotổhợp(100-x)La1,5Sr0,5NiO4/ xLa0,7Sr0,3MnO3(x=0;4;8;10) 108 5.3.Kếtluậnchương 114 KẾTLUẬN 116 DANHMỤCCƠNGTRÌNHLIÊNQUANĐẾNLUẬNÁN 118 PHỤLỤC 120 TÀIL I Ệ U T H A M K H Ả O 125 DANHMỤCKÝ HIỆU Kýhiệu LSNO LSMO CFO NFO RL Z MAM RAM NRW NRL M MS HC MB MK M900 D EDX VSM SEM XRD EM εr μr fr fz fp fFMR d S11 Ýnghĩa La1,5Sr0,5NiO4 La0,7Sr0,3MnO3 CoFe2O4 NiFe2O4 Độtổnhaophảnxạ(ReflectionLoss) Trởkháng (Impedance) Vậtliệuhấp thụsóngviba(MicrowaveAbsorbingMaterial) Vậtliệuhấp thụsóngradar(RadarAbsorbing Material) ThuậttốnNicolson–Ross–Weir NavalResearchLaboratory Từđộ Từđộbãohịa Lựckhángtừ Mẫubột Mẫukhối Mẫuủtạinhiệtđộ 900oC/5h Kíchthướchạttinhthể Phổtánsắcnănglượng tiaX Từkếmẫurung Hiểnviđiệntửqt NhiễuxạtiaX Sóngđiệntừ(Electromagnetic) Hằngsốđiệnmơitươngđối Độtừthẩmtươngđối Tầnsốcộnghưởng Tầnsốphù hợptrởkháng Tầnsốphù hợppha Tầnsốcộnghưởngsắt từ Độdàylớp hấpthụ Cườngđộtínhiệuphảnxạ DANHMỤCHÌNH Hình1 T h n h phầnđiệnvàtừcủatrườngđiệntừtạisátmặtphâncáchgiữaha imôitrường Hình1.2 Trườngđiệnbằngkhơngtạibềmặtvàđạtcựcđạitạimộtphần tưbướcsóngtrên mộtlớp vậtdẫn,trongkhi trườngtừđạtcựcđạitạibềmặt 9 Hình1.3 C ấ u trúcđalớpvàcấutrúcdạngkimtựtháp 12 Hình1.4 Sự phụthuộctầnsốcủahằngsốđiệnmơi 16 Hình1.5 Phổ hồiphụcDebyechomộtchấtđiệnmơilýtưởng 16 Hình1.6 S ự phụthuộctầnsốcủacácthànhphầnđộtừthẩmphứccủavậtliệusắtt Hình1.7.Cấutạocủamàn chắnSalisburycổđiểnvàmạchtươngđương theolýthuyếtđườngtruyền 17 20 Hình1.8.Lớphấpthụ Dallenbachvàmạch tươngđương 21 Hình1.9.Độtổnhaophảnxạphụthuộc tầnsốcủa lớphấpthụDallenbach 22 Hình1 C ấ u t o c ủ a m n c h ắ n J a u m a n n 22 Hình1.11.Độtổnhaoph ả n xạphụthuộctầ n sốcủacáclớpJaumann 23 Hình1.12.ĐộtổnhaophảnxạphụthuộctầnsốcủacấutrúcJaumannsáulớp 23 Hình1.13 Cấutrúchấpthụđalớpđiện mơidạngkimtựtháp 24 Hình1.14.Mơhình thiết kếcủacấutrúcJaumann bốn lớpđiệnmơi 24 Hình1.15.Giảnđồminhhọasựphụthuộctầnsốcủaµrvà εrc h o mộtchấtferriteđiển hình Hình1.16.ĐườngđặctrưngđộtổnhaophảnxạcủaMAMgồmbốnlớpvậtliệuferritecó cấutrúc tinhthểlục giác 25 25 Hình1.17.Sựphụthuộccủađộtổnhaophảnxạvàotầnsốcủa mộttấmvậtliệuh ấ p t h ụ b ấ t đ n g n h ấ t c ó đ ộ d y , c m Hình1.18 Hệsốphản xạphụthuộc vàotầnsốcủamộtsốcấutrúchấpthụ 27 Hình1.19.CấutrúcMPAbalớplầnđầutiênđược đềxuâtbởiI.Landy 28 28