Tính chất điện và từ của các perovskite la23ca13(pb13)mn1 xTMxO3 (TM=Co,Zn) trong vùng nhiệt độ 77 300k

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -   - VŨ VĂN KHẢI TÍNH CHẤT ĐIỆN VÀ TỪ CỦA CÁC PEROVSKITE La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn1-xTMxO3 (TM = Co, Zn) TRONG VÙNG NHIỆT ĐỘ 77 – 300K LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội2013 MỤC LỤC Danh mục ký hiệu chữ viết tắt .i Danh mục bảng ii Danh mục hình, đồ thị iv Mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PEROVSKITE CÓ CẤU TRÚC ABO3 .5 1.1 Cấu trúc lý tưởng vật liệu perovskite manganite LaMnO3 .5 1.2 Ảnh hưởng trường bát diện MnO6 lên tính chất vật lý hệ vật liệu perovskite manganite .6 1.3 Các tượng méo mạng perovskite manganite… .8 1.4 Ảnh hưởng tương tác trao đổi kép, tương tác siêu trao đổi lên tính chất điện từ perovskite .11 1.4.1 Tương tác siêu trao đổi (SE) 11 1.4.2 Tương tác trao đổi kép (DE) 13 1.5 Hiệu ứng từ trở khổng lồ perovskite manganite 15 1.5.1 Cơ chế tán xạ phụ thuộc spin 16 1.6 Tìm hiểu giản đồ pha hợp chất La1-xCaxMnO3 La1-xSrxMnO3: Các tính chất điện từ .18 1.7 Hợp chất perovskite A2/3B1/3Mn 1-xCoxO3 .21 1.7.1 Lý thuyết trường tinh thể trạng thái spin hợp chất perovskite chứa Co 23 1.8 Một số đặc trưng vật liệu perovskite pha tạp kim loại phi từ Zn 28 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 30 2.1 Phương pháp chế tạo mẫu 30 2.1.1 Qui trình chế tạo mẫu 30 2.1.2 Chế tạo mẫu nghiên cứu 33 Nghiên cứu cấu trúc tinh thể .35 2.2 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia Rơnghen (tia X)…………………………… 35 2.2.2 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phổ tán sắc lượng (EDS) 36 2.3 Phép đo từ độ 38 2.4 Đo điện trở, từ trở phương pháp bốn mũi dò 40 2.4.1 Phép đo điện trở 40 2.4.2 Phép đo từ trở .42 CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP Co VÀ Zn VÀO VỊ TRÍ Mn TRONG HỆ HỢP CHẤT La2/3Ca1/3Mn1-xTMxO3 (TM = Co, Zn với x = 0,00; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25 0,30) 44 3.1 Mở đầu 44 3.2 Phổ tán sắc lượng (EDS) ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 45 3.2.1 Phổ tán sắc lượng EDS .45 3.2.2 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 48 3.3 Nghiên cứu cấu trúc nhiễu xạ tia X (XPD) 50 3.4 Ảnh hưởng tỉ số Mn3+/Mn 4+ lên tính chất điện từ hợp chất perovskite manganite 55 3.5 Nghiên cứu tính chất điện 57 3.6 Xác định lượng kích hoạt (Ea) từ đường cong điện trở phụ thuộc nhiệt độ .63 3.7 Nghiên cứu tính chất từ 68 3.7.1 Đường cong từ hoá MFC MZFC 68 3.7.2 Từ độ phụ thuộc nhiệt độ 69 3.8 Từ trở 75 3.8.1 Từ trở phụ thuộc nhiệt độ vùng từ trường thấp H = 0,00,4 T 75 3.8.2 Từ trở phụ thuộc vào từ trường nhiệt độ xác định 80 KẾT LUẬN CHƯƠNG .83 CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ CỦA HỆ HỢP CHẤT La2/3Pb1/3Mn1-xCo xO3 (x = 0,00; 0,05; 0,10; 0,20 0,30) 84 4.1 Mở đầu 84 4.2 Phân tích phổ tán sắc lượng (EDS) mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3(x = 0,00  0,30) .86 4.3 Nghiên cứu cấu trúc bề mặt mẫu La2/3Pb 1/3Mn1-XCoxO3 (x = 0,00  0,30) ảnh SEM 87 4.4 Nghiên cứu cấu trúc phương pháp nhiễu xạ tia X 88 4.5 Từ độ phụ thuộc nhiệt độ hệ mẫu La2/3Pb 1/3Mn1-xCo xO3 (0,00 ≤ x ≤ 0,30) 91 4.6 Điện trở phụ thuộc nhiệt độ hệ mẫu La2/3Pb 1/3Mn1-xCo xO3 (x = 0,00  0,30) vùng từ trường thấp H = 0,00 – 0,40T 99 4.7 Từ trở vùng từ trường thấp (H = 0,0  0,4T) hệ La2/3Pb1/3Mn1xCoxO3 (x = 0,00  0,30) 107 KẾT LUẬN CHƯƠNG 112 KẾT LUẬN CHUNG 113 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC 126 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt AFI Antiferromagnetism  Insulator Phản sắt từ điện môi AFM Antiferromagnetism Phản sắt từ CMR Colossal magnetoresistance Từ trở khổng lồ CO Charge ordering Trật tự điện tích DE Double exchange Trao đổi kép EDS Energy Dispersive Spectroscopy Phổ tán sắc lượng Ea Activation energy Năng lượng kích hoạt FC Field cooling Làm lạnh có từ trường FM Ferromagnetism Sắt từ FMM Ferromagnetism-metal Sắt từ kim loại JT Jahn  Teller Méo mạng Jahn  Teller K Kelvin Đơn vị nhiệt độ tuyệt đối MFC Field  cooled magnetization Từ độ trường hợp làm lạnh chữ viết tắt có từ trường i MZFC Zero  field cooled magnetization Từ độ trường hợp làm lạnh từ trường PM Paramagnetism Thuận từ R Resistance Điện trở SE Super exchange Siêu trao đổi SEM Scanning electron microscope Hiển vi điện tử quét T Temperature Nhiệt độ TC Curie temperature Nhiệt độ Curie Tf Spin  glass freezing temperature Nhiệt độ đóng băng spin TP Metal  Insulator phase transition Nhiệt độ chuyển pha temperature kim loại  điện môi VSM Vibrating sample magnetometer Từ kế mẫu rung XPD X – ray powder diffraction Nhiễu xạ tia X ZFC Zero  field cooling Làm lạnh khơng có từ trường  Tolerance factor Thừa số dung hạn ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Giá trị số mạng, thể tích sở, tỉ số Mn3+/Mn 4+ thừa số dung hạn hệ hợp chất La2/3Ca1/3Mn1-xZn xO3 51 Bảng 3.2: Giá trị số mạng, thể tích sở hệ hợp chất La0,67Ca0,33Mn1-xZnxO3 theo [13] 52 Bảng 3.3: Giá trị số mạng, thể tích sở tỉ số Mn 3+/Mn4+ hệ hợp chất La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 54 Bảng 3.4: Bảng thống kê nhiệt độ chuyển pha kim loạiđiện môi/bán dẫn mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xZnxO3 (x = 0,00 – 0,20) 60 Bảng 3.5: Năng lượng kích hoạt (Ea) hệ La2/3Ca1/3Mn 1-xCoxO3 (0,05  x  0,30) 67 Bảng 3.6: Hóa trị, trạng thái spin cấu hình điện tử Co Mn 68 Bảng 3.7: Giá trị nhiệt độ TC mẫu nghiên cứu so sánh với kết số tác giả khác công bố [13] 70 Bảng 3.8: Nhiệt độ chuyển pha sắt từthuận từ (TC) hệ La2/3Ca1/3Mn1x(Co/Zn)xO3 .73 Bảng 3.9: Giá trị từ trở cực đại mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xZn xO3 (x = 0,00  0,10) 76 Bảng 3.10: Giá trị từ trở cực đại mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCo xO3 (x = 0,00  0,30) 79 Bảng 4.1: Các tham số mạng, thể tích sở, thừa số dung hạn (τ) mẫu La2/3Pb1/3Mn 1-xCoxO3 (0,00 ≤ x ≤ 0,30) 89 Bảng 4.2: Hằng số mạng, thể tích sở, thừa số dung hạng góc liên kết (Mn,Co) – O – (Mn,Co) theo tài liệu [30] 91 Bảng 4.3: Nhiệt độ TC tỉ số Mn3+/Mn4+ hệ mẫu La2/3Pb1/3Mn 1-xCoxO3 92 Bảng 4.4: Giá trị B nhiệt độ chuyển pha TC hệ La2/3Pb1/3Mn 1-xCoxO3 97 iii Bảng 4.5: Nhiệt độ chuyển pha (TP) mẫu nghiên cứu từ trường H = 0,0 T từ trường H = 0,4T 100 Bảng 4.6: Giá trị số Ro, R1 hàm số R(T) với T < 0,5TC .103 Bảng 4.7 : Giá trị số Ro lượng kích hoạt Ea 105 Bảng 4.8: Giá trị CMR cực đại nhiệt độ xác định mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 108 iv DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu trúc perovskite lý tưởng (a), xếp bát diện cấu trúc perovskite lý tưởng (b) Hình 1.2: Sơ đồ tách mức lượng ion Mn3+ Hình 1.3: Hình dạng hàm sóng eg: (a) d x  y2 , (b) d z2 Hình 1.4: Hình dạng hàm sóng t2g: (a) dxy, (b) d yz (c) dzx Hình 1.5: Méo mạng Jahn – Teller Hình 1.6: Sự xen phủ tương tác SE 11 Hình 1.7: (a) Sự xen phủ điện tử eg quĩ đạo d x  y với quĩ đạo p nguyên 2 tử oxy, (b) Sự xen phủ điện tử eg quĩ đạo d z với quĩ đạo p nguyên tử oxy, (c) Sự chuyển điện tử từ ion O2 sang ion Mn3+ tương tác SE 13 Hình 1.8: Mơ hình chế tương tác trao đổi kép chuỗi Mn 3+O2Mn 4+Mn3+O2- Mn4+ 14 Hình 1.9: Sự tán xạ điện tử có spin-up spin-down chuyển động qua lớp 17 Hình 1.10: Sơ đồ mạch điện trở tương đương với xếp phản sắt từ hình (a) xếp sắt từ hình (b) 17 Hình 1.11 Giản đồ pha hệ La1-xCaxMnO3 20 Hình 1.12: Giản đồ pha hệ hợp chất La1-xSr1-xMnO3 .21 Hình 1.13: Sự tách mức lượng trường tinh thể hợp chất perovskite chứa Co 24 Hình 1.14: Sơ đồ mức lượng phân bố điện tử ion Co3+ trường hợp: ion tự do, trường tinh thể yếu trường tinh thể mạnh 24 v Hình 1.15: Sơ đồ phân bố điện tích quĩ đạo (orbitan) eg t2g trạng thái spin, spin tổng S ion Co 4+, Co 3+ Co2+ Với Co2+ khơng có trạng thái spin trung gian (IS) .26 Hình 1.16: Mơ hình tương tác trao đổi kép Zener áp dụng cho ion Co 27 Hình 2.1: Quá trình khuếch tán hai kim loại A B 31 Hình 2.2: Sơ đồ qui trình chế tạo mẫu perovskite phương pháp gốm .34 Hình 2.3: Phản xạ Bragg từ mặt phẳng mạng song song .35 Hình 2.4: Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 37 Hình 2.5: Kính hiển vi điện tử quét JMS 5410 Tung tâm Khoa học Vật liệu .38 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý thiết bị VSM .39 Hình 2.7: Sơ đồ khối phép đo bốn mũi dị 40 Hình 2.8: Sơ đồ chi tiết hệ đo điện trở phương pháp bốn mũi dị 41 Hình 3.1: Phổ tán sắc lượng điện tử mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xZn xO3 (a) x = 0,00; (b) x = 0,05; (c) x = 0,10; (d) x = 0,15 (e) x = 0,20 46 Hình 3.2: Phổ tán xạ lượng điện tử hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn 1-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 .47 Hình 3.3: Ảnh vi điện tử quét (SEM) hệ La2/3Ca1/3Mn 1-xCoxO3 48 Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xZnxO3 (x = 0,00 – 0,20) 51 Hình 3.5: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCo xO3 (x = 0,05 – 0,30) 53 Hình 3.6 Hằng số mạng thể tích sở hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xZn xO3 54 Hình 3.7 Hằng số mạng thể tích sở hệ mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCo xO3 54 Hình 3.8: Điện trở phụ thuộc nhiệt độ mẫu La2/3Ca1/3MnO3 trường hợp từ trường H = 0,0T H = 0,4T .57 vi mơmen từ trật tự hồn tồn, điện tử di chuyển khó khăn nên điện trở mẫu lớn nhất, lớn điện trở mẫu H = 0,0T làm cho tỉ số CMR mẫu nhỏ [5] Tiếp tục giảm từ trường từ độ mẫu lại tăng dần, điện trở mẫu giảm dần làm cho tỉ số CMR tăng dần lại đạt cực đại H =  Hmax Tương tự vậy, tăng từ trường từ  Hmax đến Hmax ta lại thu giá trị CMR cực tiểu đối xứng với giá trị CMR cực tiểu trước qua trục tung [5] Hình 4.23 minh hoạ chu trình từ trễ (a) tương ứng với chu trình điện trở phụ thuộc từ trường (b) tỉ số CMR phụ thuộc từ trường (c) Trên hình 4.20 khơng quan sát thấy đường cong CMR có hai cực tiểu hai cực tiểu nhỏ HC vật liệu nhỏ (HC gần 0) nên hai điểm HC  HC gần nhau, điện trở mẫu từ trường H = 0,0T sai khác so với điện trở mẫu từ trường HC [5] 111 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chúng chế tạo hệ hợp chất perovskite La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (với x = 0,0; 0,05; 0,1; 0,2 0,3) đơn pha với cấu trúc thuộc dạng hexagonal Giá trị số mạng giảm theo nồng độ pha tạp Co cho Mn tăng lên hệ hợp chất Xác định nhiệt độ chuyển pha Curie (TC) Các giá trị TC giảm dần theo gia tăng nồng độ pha tạp Co Đường cong M(T) vùng nhiệt độ thấp (T < 260K) làm khớp với hàm Bloch, từ tính giá trị B để giải thích thay đổi TC phụ thuộc vào nồng độ Co Đường cong điện trở hệ mẫu chuyển dần từ kim loại sang bán dẫn/điện môi nồng độ Co tăng lên Các đường cong điện trở vùng bán dẫn điện môi làm khớp theo hàm R  R o e Ea k BT Giá trị lượng kích hoạt Ea hệ mẫu nghiên cứu xác định Đường cong điện trở mẫu pha tạp Co nồng độ thấp vùng nhiệt độ T < 0,5TC tuân theo hàm R(T)  R o  a.T 2,5 Giá trị từ trở lớn mẫu vùng từ trường 0,00,4T thu 11,47% 125K mẫu x = 0,05 Giá trị từ trở giảm gần tuyến tính nồng độ pha tạp Co tăng lên 112 KẾT LUẬN CHUNG 1) Chúng chế tạo thành công ba hệ mẫu đơn pha để nghiên cứu luận án gồm: Hệ La2/3Ca1/3Mn1-xZnxO3 (x = 0,00 – 0,20) hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,00 – 0,30) có cấu trúc perovskite dạng trực thoi Hệ La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0,00 – 0,30) có cấu trúc perovskite dạng hexagonal 2) Nhiệt độ chuyển pha sắt từ  thuận từ (TC) hệ mẫu nghiên cứu xác định Nhận thấy nhiệt độ TC giảm dần nồng độ pha tạp (Zn/Co) tăng lên Sự thay đổi nhiệt độ chuyển pha TC theo nồng độ pha tạp làm khớp với số hàm toán học 3) Đã quan sát tạo thành đám thủy tinh (cluster–glass) nhiệt độ thấp hệ La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 Các đường cong M(T) trường hợp làm lạnh có từ trường (FC) hệ mẫu vùng nhiệt độ thấp (T < 260 K) tuân theo   hàm Bock: M(T)  M s (0)   B.T    4) Cực đại đường cong điện trở mẫu pha tạp Zn với nồng độ thấp (x = 0,00; 0,05 0,10) nhiệt độ chuyển pha kim loại - điện môi (TP) Nhiệt độ TP giảm nồng độ pha tạp Zn tăng Đối với hệ mẫu pha tạp Co, nhiệt độ TP quan sát mẫu có nồng độ Co 5% Các đường cong R(T) đo mẫu La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 (0,05 ≤ x ≤ 0,30) vùng nhiệt độ 150K – 300K làm khớp với hàm bán dẫn: R  R oe Ea k BT Từ phương trình chúng tơi xác định giá trị lượng kích hoạt (Ea) mẫu Năng lượng liên quan tới trình nhảy 113 (hopping) điện tử eg từ Mn3+ sang Mn4+ theo chế tương tác trao đổi kép (DE) 5) Pha tạp Co, Zn cho Mn Pb cho Ca hệ mẫu nghiên cứu làm ảnh hưởng mạnh đến tính chất điện từ, đặc biệt tỷ số từ trở Với hệ La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3, giá trị từ trở tăng theo nồng độ pha tạp Co đạt cực đại 104,5K mẫu x = 0,15, sau giảm tiếp tục tăng nồng độ Co Giá trị từ trở mẫu nghiên cứu vùng từ trường 0,00,4T nhiệt độ xác định tăng theo từ trường 114 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN [1] N H Sinh, V T Mai, V V Khải, N A Tuấn (2006), “Ảnh hưởng thay Zn cho Mn lên tính chất hệ hợp chất La0,67Ca0,33MnO3”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ VI, tr 1174–1177 [2] Vu Thanh Mai, Vu Van Khai, Nguyen Huy Sinh, Do Viet Thang (2006), “Magnetic and electronic properties of a Zn–doped La2/3Ca1/3MnO3 system”, VNU Journal of Science T.XXII(No2AP), pp 127–130 [3] Nguyễn Huy Sinh, Vũ Văn Khải, Nguyễn Thị Thương (2007), “Từ trở hợp chất La2/3Ca1/3Mn1-xTMxO3 (TM = Cu, Zn)”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn toàn quốc lần thứ V, tr 168–171 [4] Vũ Văn Khải, Nguyễn Thị Thương, Nguyễn Huy Sinh, Đỗ Việt Thắng (2007), “Hiệu ứng thay Coban nồng độ thấp hợp chất La2/3Pb1/3MnO3” Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn toàn quốc lần thứ V, tr 272–275 [5] Vũ Văn Khải, Đỗ Việt Thắng, Nguyễn Minh Thuý, Nguyễn Huy Sinh (2008), “Electronic and magnetic properties of La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 compounds”, VNU Journal of Science 24, pp 124–128 [6] P.Q Thanh, N.H Sinh, N.A Tuan, V.V Khai, K Tarigan, M Ginting, T.L Phan (2010), “Magnetic and Magnetotransport Properties of La0.7Ca0.3Mn1x(Zn,Cu)xO3”, [7] Journal Fisika Himpunan Fisika Indonesia 10(2), pp 95104 Vu Van Khai, Do Viet Thang, Nguyen Anh Tuan, Nguyen Huy Sinh (2011), “Effect of Co substitution for Mn-site on the transport properties in La2/3Pb1/3MnO3 compound”, Presented at the IEEE International Magnetics Conference 2011 (INTERMAG 2011), pp [8] Vũ Văn Khải, Nguyễn Huy Sinh, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Thị Thương (2011), “Nghiên cứu chuyển pha tính chất điện, từ hợp chất 115 La2/3Ca1/3Mn1-xTMxO3 (TM = Cu Zn)”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ T49(1), tr 119–126 [9] Vũ Văn Khải, Đỗ Thị Kim Anh, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Huy Sinh (2011), “Từ trở khổng lồ hệ hợp chất perovskite La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 7, tr 60–63 [10] Vu Van Khai, Nguyen Anh Tuan, Do Viet Thang, Nguyen Huy Sinh, Tran Hai Duc (2011), “Influence of Mn-Substitution by Co on the electrical and magnetic properties in La2/3Ca1/3MnO3 system”, Presented at the International Conference on Advanced Electromaterials (ICAE 2011), November 710/2011, Ramadajeju Hotel, Jeju, Korea, pp 88 [11] Vu Van Khai, Nguyen Huy Sinh (2012), “Study on properties of the perovskite La2/3Ca1/3Mn1-xCoxO3 system”, Tạp chí Khoa học Công nghệ T50(5), tr 96– 102 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Hữu Đức (2004), Vật liệu từ liên kim loại, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 25, 223–224 [2] Nguyễn Ngọc Long (2007), Lý thuyết chất rắn, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, tr 188 [3] Vũ Thanh Mai (2007), Nghiên cứu chuyển pha hiệu ứng thay perovskite maganite, Luận án tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội [4] Đào Ngun Hồi Nam (2001), Các tính chất thủy tinh từ số vật liệu perovskite ABO3, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội [5] Nguyễn Huy Sinh (2007), Tập giảng: Các vấn đề từ học đại, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội [6] Nguyễn Anh Tuấn, (2006), Nghiên cứu tính chất từ-điện trở hợp chất La0,67Ca0,33Mn1-xCuxO3 ( x = 0,00; 0,02; 0,05; 0,15 0,20), Luận văn Thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Tiếng Anh [7] Ahn K.H., Wu X.W., Liu K., and Chien C.L (1996), “Magnetic properties and colossal magnetoresistance of LaCaMnO3 materials doped with Fe”, Physical Review B 54, pp 15299–5302 [8] Ahn K.H., Wu X.W., and Chien C.L (1997), “Effect of Fe doping in the colossal magnetoresistance La1-xCaxMnO3”, Journal of Applied Physics 81, pp 5505–5507 [9] Anders Reves Dinesen (2004), Magnetocaloric and magnetoresistive properties of La0.67Ca0.33-xSrxMnO3, Risø-PhD-5, Risø National Laboratory, Roskilde, Denmark, pp 96–142 117 [10] Anderson P.W (1950), “Antiferromagnetism Theory of superexchange interaction”, Physical Review 79, pp 350 [11] Anderson P.W., and Hasegawa H (1955), “Considerations on double exchange”, Physical Review 100, pp 675–681 [12] Anderson P.W., and Edwards S.F (1975), “Theory of spin glasses”, Journal of Physics F: Metal Physics 5, pp 965 [13] Awana V.P.S., Schmitt E., and Gmelin (2000), “Effect of Zn substitution on paramagnetic to ferromagnetic transition temperature in La0,67Ca0,33Mn1-xZnxO3 colossal magnetoresistance materials”, Journal of Applied Physics 87(9), pp 50345036 [14] Balcells L.L., Fontcuberta J., MartÝnez B., and Obradors X (1998), “Magnetic surface effects and low-temperature magnetoresistance in manganese perovskites”, Journal of Physics: Condensed Matter 10, pp 1883– 1890 [15] Bents U.H (1957), “Neutron diffraction study of the magnetic structure for the perovskite-type mixed oxides La (Mn, Cr)3”, Physical Review 106, pp 225230 [16] Bhargava R.N., Gallagher D., Hong X., Nurmikko A (1994), “Optical properties of manganese-doped nanocrystals of ZnS”, Applied Physics Letters 72, pp 416–419 [17] Bhargava R.N., Gallagher D., Welker T (1994), “Doped nanocrystals of semiconductors – a new class of luminescent materials”, Journal of Luminescence 60, pp 275–280 [18] Borovik–Romanov A.S., Sinha S.K (1988), Spin wave and Magnetic Excitations, Elsevier Science Publishers B V, pp 251–285 [19] Cai J.W., Wang C., Shen B.G., Zhao J.G., Zhan W.S (1997), “Colossal magnetoresistance of spin – glass perovskite La0,67Ca0,33Mn0,9Fe0,1O3”, Applied Physics Letters 71, pp 1727–1729 118 [20] Chau N., Cuong D.H., Tho N.D., Nhat H.N., Luong N.H., Cong B.T (2004), “Large positive entropy change in several charge-ordering perovskite”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272, pp 1295 [21] Chau N., Nhat H.N., Luong N.H., Minh D.L., Tho N.D., and Chau N.N (2003), “Structure, magnetic, magnetocaloric and magnetoresistance properties of La1-xPbxMnO3 perovskite”, Physica B 327, pp 270–278 [22] Chen H.Z., Young S.L., Shi J.B., Chen Y.C (2000), “Structure and properties of La0,67Pb0,33Mn1-xCoxO3”, Physica B 284, pp 1430–1431 [23] Chen H.Z., Chen Y.C., Young S.L., Horng L., and Hsueh J.F (2002), “Effect of the substitution of Ni3+, Co3+ and Fe3+ for Mn3+ on the ferromagnetic states of the La0.7Pb0.3MnO3 manganite”, Journal of Applied Physics 91, pp 8915 [24] Coey J.M.D., Viret M., and von Molnar S (1999), “Mixed-valence manganites”, Advances in Physics 48(2), pp 167–293 [25] Cui et al (2004), “Study of transport behavior for Fe – doping La0.67Ca0.33MnO3 perovskite manganese”, Journal of Zhejiang University Science 5, pp 603–608 [26] Dagotto E., Hotta T., Moreo A (2001), “Colossal Magnetoresistance materials: The key role of phase separation”, Physics Reports 334, pp 1153 [27] Damay F., Maignan A., Nguyen N., Raveau B (1996), “Increase of the GMR Ratios up to 106 by Iron Doping in the manganite Sm0.56Sr0.44MnO3”, Jour Solid State Chemistry 124(2), pp 385–387 [28] deGennes P.G (1960), “Effect of double exchange in magnetic Crystals”, Physical Review 118, pp 141–145 [29] Dhahri N., Dhahri J., Hlil E.K., Dhahri E (2012), “Critical behavior in Codoped manganites La0.67Pb0.33Mn1-xCoxO3 (0≤x≤0.08)”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 324(5), pp 806–811 119 [30] Dhahri N., Dhahri A., Cherif K., Dhahri J., Taibi K., Dhahri E (2010), “Structural, magnetic and electrical properties of La0.67Pb0.33Mn1-xCoxO3 (0 ≤ x ≤ 0.3)”, Journal of Alloys and Compounds 496, pp 6974 [31] Fernandez-Baca J.A., Dai P., Hwang H.Y., Kloc C., and Cheong S.W (1998), “Evolution of the Low-Frequency Spin Dynamics in Ferromagnetic Manganites”, Physical Review Letters 80, pp 40124015 [32] Ganguly R., Gopalakrishnan I.K., Yakhmi J.V (1999), “Electrical conductivity and magnetic behavior of La0.67Ca0.33MnO3 as influenced by substitution of Co”, Physica B 266, pp 332–339 [33] Ganguly R., Gopalakrishnan I.K., Yakhmi J.V (2000), “Magnetic and electrical properties of La0.67Ca0.33MnO3 as influenced by substitution of Cr”, Physica B 275, pp 308–315 [34] Gayathri N et al (1997), “Electrical transport, magnetism, and magnetoresistance in ferromagnetic oxides with mixed exchange interaction: A study of the La0,7Ca0,3Mn1-xCoxO3 system”, Physical Review B 56, pp 1345 [35] Ghosh K., Ogale S.B., Ramesh R., Greene R.L., and Venkatesan T (1999), “Transition-element doping effect in La0,7Ca0,3MnO3”, Physical Review B 59(1), pp 533–537 [36] Goldschmidt M.V (1958), Geochemistry, Oxford University Press, pp.178 [37] Gonz´alez-Calbet J.M., Herrero E., Rangavittal N., Alonso J.M., Mart´ınez J.L., and Vallet-Reg M (1999), “Influence of the Synthetic Pathway on the Properties of Oxygen-Deficient Manganese-Related Perovskites”, Journal of Solid State Chemistry 148, pp 158 [38] Goodenough J.B (1995), “Theory of the role of covalence in the perovskitetype manganites [La,M(II)]MnO3” Physical Review 100(2), pp 564–573 [39] Gritzner G., Ammer J., Kellner K., Kavecansky V., Mihalik M., Mat’as S., and Zentková M (2008), “Preparation, structure and properties of La0.67Ca0.33(Mn1120 xCo x)O3-”, Applied Physics A: Materials Science & Processing 90, pp 359– 365 [40] Gu B.X., Zhang S.Y., Zhang H.C., and Shen B.G (1999), “Low-temperature magnetic properties of R0.7Pb0.3MnO3 (R=Nd and La) single crystals”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 204, pp 45–48 [41] Guo Z., Zhang J., Zhang N., Ding W., Huang H., and Du Y (1997), “Electrical properties of La0.7−xPrxSr0.3MnO3 perovskite”, Applied Physics Letters 70, pp 1897 [42] http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_b%C3%A1n_d%E1%BA%An [43] Hu J et al (2002), “Enhancement of room temperature magnetoresistance in La0.67Sr0.33Mn1-xTixO3 manganites”, Materials Science and Engineering B 90, pp 146–148 [44] Jonker G.H and Santen J.H (1950), “Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure”, Physica 16(3), pp 337–349 [45] Kajimoto R., Yoshizama H., Kawano H., Kuwahara H., Tokuda Y., Ohoyama K., Ohashi M., (1999), “Hole concentration induced transformation of the magnetic and orbital structure in Nd1-xSrxMnO3”, Physical Review B 60, pp 9506 [46] Keshri S., and Dayal V (2008), “Structure and electrical transport properties of nanosized La0,67Ca0,33MnO3 sample synthesized by a simple low-cost novel route”, Pramana Journal of Physics (Indian Academy of Sciences) 70(4), pp 697–704 [47] Kittel C (1986), Introduction to Solide state Physics, Sixth edition, John Wiley and Sons, Inc., New York, Chichester, Brisbance, Toronto, Singapore, tab 1, pp 55 [48] Kramers H.A (1934), “Pattern for the MnO structure”, Physica,1, pp 182 121 [49] Kruidhof H., Bouwmeester H.J.M., van Doorn R.H.E., and Burggraaf A.J (1993), “Influence of order-disorder transitons on oxygen permeability through selected nonstoichiometric perovskite-type oxides”, Solid State Ionics 63, pp 816–822 [50] Kubo K., and Ohata N (1972), “A quantum theory of double exchange”, Journal of the Physical Society of Japan, pp 21 [51] Kusters R.M., Clausen K.N., Hayes W., Keen D.A., McGreevy R.L., Singleton J (1989), “Neutron scattering and electrical transport in Nd0.5Pb0.5MnO3”, Journal of Physics: Condensed Matter 1, pp 2721–2723 [52] Kusters R.M., Singleton J., Keen D.A., McGreevy R.L, Hayes W (1989), “Magnetoresistance measurements on the magnetic semiconductor Nd0.5Pb0.5MnO3”, Physica B: Condensed Matter 155, pp 362–365 [53] Li X.G., Fan X.J., Ji G., Wu W.B., Wong K.H., Choy C.L., Ku H.C (1999), “Field-induced crossover from cluster-glass to ferromagnetic state in La0,7Sr0,3Mn0,7Co0,3O3”, Journal of Applied Physics 85(3), pp 1663–1666 [54] Megaw H.D (1946), “Crystal structure of double oxides of the perovskite”, Proceedings of the Physical Society of London 58(2), pp 133–152 [55] Michael Ziese (2001), Spin Electronics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp 89116 [56] Millis A.J., Littlewood P.B., Shraiman B.I (1995), “Double Exchange Alone Does Not Explain the Resistivity of La1-xSrxMnO3”, Physical Review Letters 74, pp 51445147 [57] O'Donnell J., Onellion M., Rzchowski M.S., Eckstein J.N., and Bozovic I (1996), “Magnetoresistance scaling in MBE-grown La0.7Ca0.3MnO3 thin films”, Physical Review B 54, pp R6841R6844 [58] Patrakeev M.V., Leonidov I.A., Mitberg E.B., Lakhtin A.A., Vasiliev V.G., Kozhevnikov V.L., and Poeppelmeier K.R (1999), “Oxygen thermodynamics 122 and ion conductivity in the solid solution La1-xSrxCoO3-delta at large strontium content”, Ionics 5, pp 444–449 [59] Pattabiramana M., Adepub R., Singh N.P., Venkatesh R., Angappane S., Ramaa N., Rangaraian G (2008), "Phase competition driven temperature broadening of colossal magnetoresistance in La0.815Sr0.185MnO3”, Journal of Alloys and Compounds 452, pp 230–233 [60] Pena A., Gutierrez J., Barandiaran J.M., Pizarro J.L., Rojo T., Lezama L., Insausti M (2001), “Magnetic in La0,67Pb0,33(Mn0,9TM0,1)O3 (TM = Fe, Co, Ni) CMR perovskite”, J Magn Magn Mater 226, pp 831–833 [61] Radaelli P.G., Cox D.E., Marezio M., and Cheong S.W (1997), “Charge, orbital, and magnetic ordering in La0.5Ca0.5MnO3”, Physical Review B: Condensed Matter 55, pp 3015–3023 [62] Ramirez A.P (1997), “Colossal magnetoresistance”, Journal of Physics: Condensed Matter 9, pp 8171 [63] Ramirez A.P., Cheong S.W., Schiffer P (1997), “Colossal Magnetoresistance and Charge Ordering in La1-xCaxMnO3”, Journal of Applied Physics 81, pp 5337–5342 [64] Rao C.N.R., Arulraj A., Santosh P.N., and Cheetham A.K (1998), “Charge Ordering in Manganites”, Chemistry Materials 10, pp 2714 [65] Robert C., Handley O (2001), Modern magnetic materals principles and applications, A Wikey-Interscience Publications, pp 558594, 609614 [66] Schiffer P., Ramirez A.P., Bao W., and Cheong S.W (1995), “Low temperature magnetoresistance and the magnetic phase diagram of La1-xCaxMnO3”, Physical Review Letters 75, pp 3336–3339 [67] Shi J.B., Fan Y.Y., Tai M.F., Young S.L (2002), “Magnetic behavior in the La0,7Pb0,3Mn1-xCoxO3 perovskite compounds”, J Magn Magn Mater 239, pp 8–10 123 [68] Sinh N.H., Khai V.V., Mai V.T., Thang D.V (2006), “Magnetic and electronic properties of a Zn – doped La2/3Ca1/3Mn1-xZnxO3 system”, VNU Journal of Science, pp 127–130 [69] Sinh N.H and Thuy N.P (2003), “Some properties of the La-deficient La0.54Ca0.32MnO3- compound”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 262(3), pp 502507 [70] Song Hajung, Kim Woojin, Kwon Soon-Ju, Kang Jeongsoo (2001), “Magnetic and electric properties of transition-metal-substituted perovskite manganites La0,7Ca0,3Mn0,95X0,05O3 (X = Fe, Co, Ni)”, Journal of Applied Physics 89(6), pp 3398–3402 [71] Sotirova-Haralambeva E.V., Wang X.L., Liu K.H., Silver T., Konstantinov K., Horvat J (2003), “Zinc doping effects on the structure, transport and magnetic properties of La0.7Sr0.3Mn1-xZnxO3 manganite oxide”, Science and Technology of Advanced Material 4, pp 149–152 [72] Sun Y., Tong W., Xu X., and Zhang Y (2001), “Possible double-exchange interaction between manganese and chromium in LaMn 1-xCrxO3”, Physical Review B 63, pp 17443811744385 [73] Takada K., Sakurai H., Takayama-Muromachi E., Izumi F., Dilanian R., and Sasaki T (2003), “Superconductivity in two-dimensional CoO2 layers”, Nature 422, pp 53 [74] Teraoka Y., Nobunaga T., Okamoto K., Miura N., and Yamazoe N (1991), Influence of constituent metal cation in substituted LaCoO3 on mixed conductivity and oxygen permeability”, Solid State Ionics 48, 207–212 [75] Tokura Y., and Tomioka Y (1999), “Colossal magnetoresistive manganites” Journal of Magnetism and Magnetic Materials 20, pp 1–23 [76] Tuan N A., Minh D.H., Mai V.T., Sinh N.H (2004), “Magnetic and colossal magnetoresistance properties of perovskite manganite La0.67Ca0.33Mn0.9A0.1O3 124 (A = Al, Cr, Cu)”, Proceedings of The Nineth Asia Pacific Physics Conference, pp 274–280 [77] Urushibara A., Moritomo Y., Arima T., Asamitsu A., and Tokura Y (1995), “Insulator-metal transition and giant magnetoresistance in La1-xSrxMnO3” Physical Review B 51(20), pp 14103–14109 [78] van Doorn R.H.E., and Burggraaf A.J (2000), “Structure aspects of the ionic conductivity of La1-xSrxCoO3-δ”, Solid State Ionics 128, pp 65–78 [79] von Helmolt R., Wecker J., Holzapfel B., Schultz K.L., and Samwer (1993), “Giant negative magnetoresistance in perovskitelike La2/3Ba1/3MnOx ferromagnetic films”, Physical Review Letters 71, pp 23312333 [80] Wang K.Y et al (2001), “Structural, magnetic, and transport properties in a Cudoped La0.7Ca0.3MnO3, system”, Journal Applied Physics 90, pp 62636267 [81] Young S.L., Chen Y.C., Lance H., Wu T.C., Chen H.Z., and Shi J.B (2000), “Structural and magnetic properties in La0.7Pb0.3Mn1-xCoxO3 systems”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 289, pp 145–147 [82] Young S.L., Chen H.Z., Lance H., Shi I.B., and Chen Y.C (2001), “Evolution of Magnetotransport Properties and Spin-Glass Behavior of the La0.7-xNdxPb0.3MnO3 System”, The Japan Society of Applied Physics 40, pp 4878–4882 [83] Zener C (1951), “Interaction between the a-cell transition metals, II Ferromagnetic compounds of managanese with pervoskite structure”, Physical Review 82, pp 403–405 [84] Zener C (1951), “Interaction between the d-shells in the transition metals”, Physical Review 81, pp 440 [85] Zentková M., Mihalik M., Armold Z., Kamarád J., and Gritzner G (2010), “Pressure effect on magnetic properties of La0.67Ca0.33Mn1-xCoxO3 ceramics”, High Pressure Research 30(1), pp 12–16 125 ... tính chất hệ vật liệu perovskite Để đạt mục tiêu chọn đề tài nghiên cứu cho luận án là: “TÍNH CHẤT ĐIỆN VÀ TỪ CỦA CÁC PEROVSKITE La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn 1xTMxO3 (TM = Co, Zn) TRONG VÙNG NHIỆT ĐỘ 77. .. nên điện tử có khả vượt qua lớp đệm khơng từ tính để chuyển động từ lớp từ tính sang lớp từ tính khác (2) Khi chuyển động lớp vật liệu có từ tính vùng chuyển tiếp với lớp có từ tính, tán xạ điện. .. Nghiên cứu tính chất từ 68 3.7.1 Đường cong từ hoá MFC MZFC 68 3.7.2 Từ độ phụ thuộc nhiệt độ 69 3.8 Từ trở 75 3.8.1 Từ trở phụ thuộc nhiệt độ vùng từ trường