Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng vi ba trên nền vật liệu gốm từ và điện môi

I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN --------------------- ON MNH QUANG NGHIÊN CứU CHế TạO VậT LIệU HấP THụ SóNG VI BA TRÊN NềN VậT LIệU GốM Từ Và ĐIệN MÔI Chuyờn ngnh: Vt lý cht rn Mó s: 60 44 01 04 LUN VN THC S KHOA HC NGI HNG DN KHOA HC: TS. O NGUYấN HOI NAM H NI - 2014 LI CM N u tiờn, cho phộp em c gi li cm n chõn thnh v sõu sc ti TS. o Nguyờn Hoi Nam l ngi ó trc tip hng dn khoa hc, ch bo tn tỡnh v to iu kin tt nht giỳp em sut quỏ trỡnh thc hin lun vn. Em xin gi li cm n ti NCS. Chu Th Anh Xuõn ngi ó luụn tn tỡnh hng dn, ch bo cho em nhng kin thc lý thuyt v thc nghim quý giỏ, luụn giỳp , ng viờn em hon thnh tt lun ny. Em xin c gi li cm n n cỏc thy cụ giỏo Khoa Vt Lý Trng i hc Khoa hc T nhiờn, i hc Quc gia H Ni, c bit l cỏc Thy cụ B mụn Vt lý cht rn ó dy d v trang b cho em nhng tri thc khoa hc v to iu kin hc thun li cho em sut thi gian qua. Ngoi ra, Em xin c gi li cm n i vi TS. Hựng Mnh l ngi ng u phũng thớ nghim T v Siờu dn, TS. Trn ng Thnh ngi u tiờn hng dn em phn thc nghim thc hin ti ny. Hn na, Em xin c gi li cm n i vi PGS. Lờ Vn Hng, PGS.TS. V ỡnh Lóm, TS. Ngụ Th Hng Lờ, Ths. Phm Hoi Linh, Ths. Khỏnh Tựng ó h tr v khuyn khớch em quỏ trỡnh nghiờn cu. V c bit, tụi mun gi li cm n n nhng ngi bn ca tụi Phm Trng Th v T Ngc Bỏch, Hong Thanh Võn, Phm Th Thanh, Nguyn Hi Yn l nhng ngi bn luụn sn sng giỳp tụi quỏ trỡnh nghiờn cu, tụi cú th hon thnh c lun thc s, xin cm n tt c mi ngi. Cui cựng, tụi xin by t lũng bit n sõu sc v tỡnh yờu thng ti gia ỡnh, bn bố v ng nghip ca tụi ngun ng viờn ht sc quan trng nht l v mt tinh thn cng nh vt cht tụi cú iu kin hc v nghiờn cu khoa hc. Xin trõn trng cm n! H Ni, ngy 15 thỏng 12 nm 2014 Hc viờn on Mnh Quang LI CAM OAN Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi di s hng dn ca TS. o Nguyờn Hoi Nam. Cỏc s liu v kt qu lun l trung thc v cha c cụng b bt c cụng trỡnh no khỏc. Tỏc gi lun on Mnh Quang MC LC Trang Trang ph bỡa Li cm n Li cam oan Mc lc Danh mc cỏc bng Danh mc cỏc hỡnh v Bng kớ hiu cỏc ch vit tt M U Chng 1: TNG TC CA SểNG VI BA VI VT LIU . 1.1. Tỏn x v phn x súng in t gõy bi vt liu . 1.2. Cỏc c ch hp th súng vi ba 11 1.2.1. C ch tn hao in mụi 11 1.2.1.1. Phõn cc in t 13 1.2.1.2. Phõn cc t phỏt 13 1.2.1.3. Phõn cc nguyờn t . 13 1.2.1.4. Ion dn 14 1.2.2. C ch tn hao t 14 1.2.2.1. Tn hao t tr 15 1.2.2.2. Tn hao cng hng st t 15 1.2.2.3. Tn hao hi phc t 15 1.2.3. Tn hao xoỏy . 16 1.3. nh hng ca hiu ng hp th b mt 16 Chng 2: K THUT THC NGHIM V PHNG PHP PHN TCH . 18 2.1. Quy trỡnh ch to cỏc ht nano La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) v La1,5Sr0,5NiO4 (LSNO) 18 2.2. Phng phỏp phõn tớch 20 2.2.1. Phõn tớch cu trỳc bng nhiu x tia X 20 2.2.2. Kớnh hin vi in t quột (SEM). . 22 2.2.3. T k mu rung (VSM) 23 2.2.4. Phộp o phn x, truyn qua v hp th súng vi ba . 24 2.2.4.1. Quy trỡnh tri cỏc lp vt liu hp th . 24 2.2.4.2. Phng phỏp o truyn qua/phn x súng vi ba khụng gian t 26 Chng 3: KT QU V THO LUN . 29 3.1. Kt qu phõn tớch gin nhiu x tia X v chp nh b mt SEM . 29 3.2. Kt qu kho sỏt tớnh cht t ca cỏc h ht nano ch to . 31 3.3. Kho sỏt s nh hng ca hỡnh thỏi, kớch thc ht v tớnh cht t vo cỏc iu kin cụng ngh ch to cỏc ht nano La0,7Sr0,3MnO3 32 3.3.1. Tớnh cht hp th súng vi ba ca h ht La1,5Sr0,5NiO4 (LSNO) 35 3.3.2. Tớnh cht hp th súng vi ba ca h ht La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) . 39 3.3.3. Tớnh cht hp th súng vi ba ca h ht nano tng hp La1,5Sr0,5NiO4/La0,7Sr0,3MnO3 42 KT LUN 47 TI LIU THAM KHO . 49 DANH MC CC BNG Bng 1. Tng hp mt s kt qu nghiờn cu trờn th gii ó c cụng b [1, 2, 3, 8, 17, 34, 36, 37, 43, 47, 49, 50, 51, 52] Bng 3.1. Cỏc tham s c trng ca cỏc mu LSMO nghiờn cu (D l ng kớnh ht c tớnh t s liu XRD theo cụng thc Scherrer, MS c xỏc nh ti t trng 10 kOe) . 34 Bng 3.2. Cỏc tham s c trng ca cỏc tm vt liu La1,5Sr0,5NiO4/paraffin vi cỏc dy khỏc . 38 Bng 3.3. Cỏc tham s c trng ca cỏc tm vt liu (100-x)LSNO/xLSMO vi x = 0; 2; 4; 6; 8; 10% 46 DANH MC CC HèNH V Hỡnh 1. So sỏnh tớn hiu ca mt b khuch i di rng c t mt hp kim loi kớn trc v sau c dỏn mt lp MAM dy mm. Ngun: Cụng ty Laird Technologies. . Hỡnh 2. Mt cụng nhõn ang dỏn cỏc lp RAM (mu en) chng nhiu radar bng tn X cho mt ct ng-ten trờn tu sõn bay USS Ronald Reagan. Ngun: B Ch huy Hi quõn Hoa k. Hỡnh 3. S ph thuc ca h s tn hao phn x RL vo tn s f ca cỏc mu hn hp vi t l lng ferit bari-coban chim 58, 75 v 80% [2]. . Hỡnh 4. S ph thuc ca h s tn hao phn x RL vo tn s f ca cỏc lp MAM cú cỏc dy khỏc gm cỏc ht nano hp kim ba thnh phn Fe0,25(CoNi)0,75 paraffin [9]. . Hỡnh 1.1. Hng s in mụi ph thuc vo tn s [11]. 12 Hỡnh 2.1. S mỏy nghin hnh tinh 18 Hỡnh 2.2. S cụng ngh ch to vt liu. . 19 Hỡnh 2.3. Mụ hỡnh minh dn n nh lut nhiu x Bragg 20 Hỡnh 2.4. Mỏy o nhiu x tia X. . 20 Hỡnh 2.5. H kớnh hin vi in t quột phỏt x trng Hitachi S-4800. 22 Hỡnh 2.6. S minh cho mt h o VSM. . 23 Hỡnh 2.7. Hỡnh nh minh mt tm vt liu hp th kớch thc 10cm x 10cm x 0,3cm. 25 Hỡnh 2.8. Mụ hỡnh súng ti trờn mt vt liu hp th in hỡnh 27 Hỡnh 2.9. S lp mu phộp o truyn qua (a) v phn x (b). . 27 Hỡnh 3.1. Gin nhiu x tia X ca bt nano La1,5Sr0,5NiO4 (a) v La0,7Sr0,3MnO3 (b) ti 300K . 29 Hỡnh 3.2. nh kớnh hin vi in t quột (SEM) ca bt nano La1,5Sr0,5NiO4 (a) v La0,7Sr0,3MnO3 (b). 31 Hỡnh 3.3. ng cong t tr ca bt nano La1,5Sr0,5NiO4 (a) v La0,7Sr0,3MnO3 (b) o ti nhit phũng. . 32 Hỡnh 3.4. Ph XRD (a) v ng cong t húa M(H) (b) ti nhit phũng ca cỏc mu LSMO khi, mu bt sau nghin nano v mu bt sau nhit ti 9000C/2h. . 34 Hỡnh 3.5. S ph thuc ca RL v |Z| vo tn s ca cỏc tm vt liu La1,5Sr0,5NiO4/paraffin vi cỏc dy khỏc nhau: (a) d = 1,5 mm; (b) d = 2,0 mm; (c) d = 3,0 mm v (d) d = 3,5 mm. . 36 Hỡnh 3.6. S ph thuc ca RL vo tn s ca cỏc tm vt liu La1,5Sr0,5NiO4/paraffin vi cỏc dy khỏc nhau. . 37 Hỡnh 3.7. S ph thuc ca RL v |Z/Z0| vo tn s ca cỏc tm vt liu La0,7Sr0,3MnO3/paraffin vi cỏc dy khỏc nhau: (a) d = 1,5 mm; (b) d = 2,0 mm; (c) d = 2,5 mm v (d) d = 3,0 mm. . 40 Hỡnh 3.8. S ph thuc ca RL vo tn s ca cỏc tm vt liu La0,7Sr0,3MnO3/paraffin vi cỏc dy khỏc nhau. . 41 Hỡnh 3.9. S ph thuc ca RL vo tn s f ca cỏc tm vt liu LSMO/paraffin vi cỏc dy khỏc cú Al phng gn cht phớa sau. . 41 Hỡnh 3.10. S ph thuc ca RL v |Z/Z0| vo tn s ca cỏc tm vt liu . 43 Hỡnh 3.11. S ph thuc ca RL vo tn s ca cỏc tm vt liu (100x)LSNO/xLSMO vi cỏc t l phn trm th tớch x khỏc 44 Hỡnh 3.12. S ph thuc ca RL vo tn s f ca cỏc tm vt liu (100x)LSNO/xLSMO vi cỏc t l phn trm th tớch x khỏc cú Al phng gn cht phớa sau 45 Hỡnh 3. 13. S ph thuc tn s ca tớn hiu phn x S11 cho cỏc mu t hp (100-x)LSNO/xLSMO cú gn Al . 45 BNG K HIU CC CH VIT TT EM Súng in t (Electromagnetic) EMI Chng nhiu in t (ElectroMagnetic Interference ) LSMO La0,7Sr0,3MnO3 LSNO La1,5Sr0,5NiO4 MAM Vt liu hp th súng vi ba (Microwave Absorbing Material) RAM Vt liu hp th súng radar (Radar Absorbing Material) RL tn hao phn x (Reflection Loss) SEM nh hin vi in t quột VSM Phng phỏp t k mu rung XRD Phng phỏp nhiu x tia X M U 1. Lý chn ti Nhng cụng trỡnh nghiờn cu u tiờn v vt liu hp th súng vi ba (MAM Microware Absorbing Material) ó c thc hin vo khong nhng nm 1930 [30]. Vt liu hp th súng vi ba [43] (trong vựng ữ 30 GHz) cú nhng ng dng ht sc quan trng k thut chng nhiu in t (ElectroMagnetic Interference - EMI) [7, 27] cho cỏc thit b in t, c bit l cỏc t hp thit b in t di ng (nh h thng thụng tin liờn lc cho v tinh, mỏy bay, tu thy, tu ngm, h thng nh v, phỏt hin v theo dừi mc tiờu bng súng radio). Cỏc vt liu ny cng c s dng rt nhiu cỏc ng dng che chn súng in t, an ton bc S21 (dB) x v y t, k thut phũng ti(hỡnh 1, 2). Khụng vt liu f (GHz) Hỡnh 1. So sỏnh tớn hiu ca mt b khuch i di rng c t mt hp kim loi kớn trc v sau c dỏn mt lp MAM dy mm. Ngun: Cụng ty Laird Technologies. nu Z = Z0 = 377 , cú ngha l |Z| = 377 v thnh phn o ca tr khỏng Z = 0. Khi Z 0, RL s tng n mt giỏ tr õm hu hn v s cng ln giỏ tr ca |Z| ln. Cỏc s liu thc nghim cng cho thy mu d = 1,5 mm cú |Z| = 209,5 v 317,2 ti cỏc tn s tng ng fz1 v fz2, cỏc giỏ tr ny c xỏc nh tng ng vi mu d = 3,0 mm l |Z| = 18,5 v 242 . Vi c hai mu ny, rừ rng l vic |Z| nhn cỏc giỏ tr ln ó gii thớch ti cng hng khụng xut hin ti cỏc tn s fz2. Vai trũ ca Z khỏ ging nh ca dy o d c tho lun trc õy bi Pang v cỏc cng s [10], ú cỏc tỏc gi lp lun rng hin tng cng hng xy d = 0. Ngoi ra, s gim giỏ tr ca |Z| ti cỏc tn s fz1 khỏc (Bng 3.2) cng phự hp vi s gim ca giỏ tr RL (t -24,5 dB n -36,7 dB) ti khe hp th cng hng dy d ca tm hp th tng t 1,5 mm n 3,0 mm. Do ú, chỳng tụi cho rng |Z| cú th c coi nh tham s lch chun (mismatch) ca iu kin phự hp tr khỏng. Bng 3.2. Cỏc tham s c trng ca cỏc tm vt liu La1,5Sr0,5NiO4/paraffin vi cỏc dy khỏc nhau. d (mm) fR (GHz) fz1 (GHz) fz2 (GHz) fp (GHz) (n=1) |Z|(fz1)() |Z|(fz2)() RL(fR)(dB) 1,0 4.18 - 1,5 14,7 14,3 13,2 13,9 209,5 317,2 -24,5 2,0 12,18 12,22 12,7 34,6 -28,2 3,0 9,7 9,7 9,2 10,9 18,5 242 -36,7 3,5 8,2 10,4 -9,9 Vi mu hp th cú dy tng lờn n d = 3,5 mm (hỡnh 3.5d), s hp th súng vi ba gim rt mnh v iu kin phi hp tr khỏng khụng tho ng cong |Z|(f) nm hon ton bờn trờn Z0. Mc dự, trờn ng cong RL(f) tn ti mt nh cc tiu ti fR = 8,2 GHz, nhng cỏc tớnh toỏn theo mụ hỡnh phự hp pha cho ta giỏ tr fp = 10,4 GHz (n = 1) ln hn khỏ nhiu so vi fR. Rừ rng, khụng cú hin tng phự hp no ó c cp cú th c coi l c ch cho s xut hin ca nh hp th ti fR = 8,2 GHz. Tuy nhiờn, |Z| t n giỏ tr cc tiu bng 718 ti 8,4 GHz rt gn vi fR, giỏ tr cc tiu ny ca |Z| cú th l nguyờn nhõn lm xut hin ca nh RL cc tiu ti fR. 38 Mt iu ỏng lu ý l trờn cỏc ng RL(f) khụng cú bt k khe hp th cng hng no ti cỏc tn s xy s phi hp pha fp (xem cỏc giỏ tr fp trờn bng 3.2). Lý õy cú th nm s dng tm phng sut lm tri cỏc tm vt liu hp th. Súng in t luụn b phn x ti mt phõn cỏch gia hai mụi trng cú tr khỏng khỏc nhau. Tuy nhiờn, mu c gn trờn mt sut, thnh phn súng phn x ni ti mt sau ca mu khụng nhng yu hn rt nhiu so vi s phn x ti mt trc m cũn b hp th bi mu. S chờnh lch v cng lm chỳng khụng th trit tiờu cho dự lch pha 180o. iu ny cú ngha rng, v mt thc nghim, cng hng phi hp pha ch cú th quan sỏt c mu cú kim loi v ó c chỳng tụi chng minh nghiờn cu tớnh cht hp th súng vi ba ca vt liu t hp nanocomposites La1,5Sr0,5NiO4/CoFe2O4 [48] v vt liu t hp nanocomposites La1,5Sr0,5NiO4/La0,7Sr0,3MnO3 nh s c trỡnh by phn sau. Cho n nay, hu ht cỏc vt liu cú kh nng hp th mnh súng vi ba u l cỏc cht st t mnh (nh cỏc ht carbonyl Fe) hay cỏc hp cht ferrites. V mt lý thuyt, mt kh nng khỏc thu c vt liu cú kh nng hp th mnh súng in t l phi cú t thm v in thm tng ng, r = r. Vic quan sỏt thy hiu ng hp th mnh (vi RL = -36,7 dB) La1,5Sr0,5NiO4 thc s l mt bc t phỏ; nú cho thy kh nng cú th phỏt trin cỏc cht hp th súng vi ba vi hon thin cao hn c i vi cỏc hp cht phi t hoc cú tớnh cht t rt yu, ú l cỏc cht in mụi thun v in mụi cú hng s khng l (cú th t ti 107 [32, 40]) nh La1,5Sr0,5NiO4. 3.3.2. Tớnh cht hp th súng vi ba ca h ht La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) Tớnh cht hp th súng vi ba ca cỏc ht nano st t La0,7Sr0,3MnO3 ó c kho sỏt di tn s t GHz n 18 GHz. S ph thuc ca h s tn hao phn x RL v tr khỏng Z vo tn s ca cỏc lp vt liu LSMO vi cỏc dy d khỏc (d = 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 mm) c ch trờn hỡnh 3.7a-d v hỡnh 3.8. Theo kt qu hỡnh 3.7a, trờn ng cong RL(f) ca mu d = 1,5 mm chỳng tụi khụng quan sỏt thy khe hp th cng hng no ton di tn s o, giỏ tr ca RL l khỏ ln (~ -5 dB) v cú xu hng gim tn s tim cn n giỏ tr 18 GHz. iu ny chng t kh 39 nng cú th xut hin nh hp th cng hng ti cỏc tn s lõn cn 18 GHz nhng nm ngoi di o. Hin tng ny cng xy gn nh tng t vi cỏc mu d = 2,0 mm v d = 2,5 mm (hỡnh 3.7b, c). Tuy nhiờn, dy mu tng lờn n d = 3,0 mm v d = 3,5 mm (hỡnh 3.7d, hỡnh 3.8) ta thy cú xut hin mt khe hp th cng hng khỏ rừ vi giỏ tr RL t cc tiu bng -11,5 dB ti tn s cng hng fR = 14,3 GHz. Trong trng hp ny, chỳng ta rt khú xỏc nh c c ch hp th xy cỏc tm vt liu hp th ti cỏc nh hp th cng hng. Vỡ vy, chỳng tụi tin hnh phộp o phn x súng vi ba cho cỏc tm vt liu LSMO/paraffin vi mt Al phng gn cht phớa sau. Kt qu o c th hin trờn hỡnh 3.9. Hỡnh 3.7. S ph thuc ca RL v |Z/Z0| vo tn s ca cỏc tm vt liu La0,7Sr0,3MnO3/paraffin vi cỏc dy khỏc nhau: (a) d = 1,5 mm; (b) d = 2,0 mm; (c) d = 2,5 mm v (d) d = 3,0 mm. 40 RL (dB) -5 La .7 Sr .3 M nO -1 .5 m m .0 m m .5 m m .0 m m .5 m m -1 10 12 14 16 18 F r e q (G H z ) Hỡnh 3.8. S ph thuc ca RL vo tn s ca cỏc tm vt liu La0,7Sr0,3MnO3/paraffin vi cỏc dy khỏc nhau. Hỡnh 3.9. S ph thuc ca RL vo tn s f ca cỏc tm vt liu LSMO/paraffin vi cỏc dy khỏc cú Al phng gn cht phớa sau. 41 Theo ú, ta thy cỏc khe hp th xut hin trờn ng cong RL ph thuc vo dy ca tt c cỏc mu. Giỏ tr ca RL cng gim ỏng k, xung ti gn -25 dB ti tn s cng hng 14,7 GHz vi mu cú dy d = 2,0 mm. Chng t cú Al phng gn sau cỏc tm hp th, c ch hp th phi hp pha c th hin khỏ rừ nột ti tn s cng hng pha tt c cỏc tm vt liu LSMO/paraffin ch to c. 3.3.3. Tớnh cht hp th súng vi ba ca h ht nano tng hp La1,5Sr0,5NiO4/La0,7Sr0,3MnO3 Cỏc cht in mụi thng cú t thm bộ, c bit l so vi in thm ca chỳng. Ngc li, hu ht cỏc vt liu t u cú hng s in mụi thp so vi t thm. iu kin phi phn x r = r vỡ th gn nh khụng xy ra. Kh nng hp th vỡ vy cú th c tng cng bng cỏch kt hp c hai thnh phn tn hao t v in mụi cỏc vt liu a tớnh st (multiferroic) v vt liu t hp t - in mụi. Khi ú s phn x súng in t cú th c kh hon ton vi cỏc MAM cú t thm tng i bng in thm tng i (R = R) iu kin phi hp tr khỏng Z = Z0 c tha món. 42 Hỡnh 3.10. S ph thuc ca RL v |Z/Z0| vo tn s ca cỏc tm vt liu (100-x)LSNO/xLSMO vi cỏc t l phn trm th tớch x khỏc nhau. 43 Hỡnh 3.11. S ph thuc ca RL vo tn s ca cỏc tm vt liu (100-x)LSNO/xLSMO vi cỏc t l phn trm th tớch x khỏc nhau. Khi pha trn dn dn cỏc ht nano st t LSMO vi cỏc ht nano in mụi LSNO theo cỏc t l v th tớch x khỏc (x = 0; 2; 4; 6; 8; 10%), chỳng tụi d kin s ci thin s mt mỏt thnh phn nng lng t v to s cõn bng gia hai thnh phn tn hao in mụi tn hao t. Trong nghiờn cu ny, chỳng tụi thy rng ó cú s ci thin ỏng k kh nng hp th súng vi ba ca h ht nano t hp (100-x)LSNO/xLSMO. Cỏc giỏ tr RL thp nht thu c i vi cỏc tm hp th vi dy d = mm x = v x = tng ng cho cỏc mu khụng cú gn tm Al phng phớa sau v mu cú gn tm Al phng phớa sau (hỡnh 3.10a-e, hỡnh 3.11, hỡnh 3.12). Ngoi ra, hỡnh v 3.13 cho thy ti cỏc v trớ cng hng, tớn hiu phn x gn nh b trit tiờu hon ton. Thớ nghim ny ca chỳng tụi cng xỏc nhn rng, s cng hng pha xy ti cỏc khe hp th cng hng ch cú th c quan sỏt mt cỏch rừ nột cỏc tm vt liu c gn mt tm Al phng phớa sau. Cỏc tham s c trng ca cỏc tm vt liu (100-x)LSNO/xLSMO vi cỏc t l v phn trm th tớch x khỏc c ch bng 3.3. 44 Hỡnh 3.12. S ph thuc ca RL vo tn s f ca cỏc tm vt liu (100-x)LSNO/xLSMO vi cỏc t l phn trm th tớch x khỏc cú Al phng gn cht phớa sau. Hỡnh 3. 13. S ph thuc tn s ca tớn hiu phn x S11 cho cỏc mu t hp (100x)LSNO/xLSMO cú gn Al 45 Bng 3.3. Cỏc tham s c trng ca cỏc tm vt liu (100-x)LSNO/xLSMO vi x = 0; 2; 4; 6; 8; 10%. x (%) 10 fp (n = 2) - 5.3 5.2 5.3 5.2 5.1 fr - 15.7 13.6 12.8 13.2 13.2 RL(fr) - -14.8 -28.4 -19.5 -16.8 -14.5 fr1 - 5.7 5.5 5.8 6.4 5.4 fr2 - 17.4 15.8 16.9 15.4 16.7 RL(fr1) - -9.7 -19.2 -21.8 -21.6 -32.7 RL(fr2) - -21.2 -18.3 -64.47 -8.5 -20.5 LSNO/LSMO- Unbacked LSNO/LSMO- gn tm Al phng 46 KT LUN Chỳng tụi ó ch to thnh cụng cỏc ht nano La1,5Sr0,5NiO4 v La0,7Sr0,3MnO3 n pha bng phng phỏp phn ng pha rn v kt hp phng phỏp nghin c nng lng cao v x lý nhit. So vi cỏc phng phỏp húa hc khỏc sn xut cỏc ht nano oxit, thỡ phng phỏp ca chỳng tụi n gin hn, cú kh nng khng ch kớch thc ht tt hn v quan trng l cú th sn xut cỏc ht nano vi s lng ln, phc v cho nhu cu ch to cỏc mu hp th súng in t. Mc ớch chớnh ca lun l phỏt trin vt liu hp th súng vi ba da trờn c s cỏc vt liu cú hng s in mụi khng l nh La1,5Sr0,5NiO4. õy l ln u tiờn chỳng tụi quan sỏt thy hin tng hp th súng in t mnh vt liu La1,5Sr0,5NiO4, cho dự vt liu ny khụng c trụng i s cho kh nng hp th mnh súng vi ba s bt cõn xng gia in thm v t thm. Tn hao phn x o c c -36,7dB, iu ny cho thy kh nng hp th súng vi ba ca vt liu l khỏ tt, tng ng vi kh nng hp th ti 99,98% nng lng súng ti. Cỏc quan sỏt ny ca chỳng tụi ó m mt hng i mi vic ng dng cỏc ht nano La1,5Sr0,5NiO4 cho vic phỏt trin cỏc vt hiu hp th mnh súng vi ba. Bng vic pha trn La0,7Sr0,3MnO3 vi La1,5Sr0,5NiO4 theo mt t l thớch hp, chỳng tụi thy rng ó cú s ci thin ỏng k kh nng hp th súng vi ba ca h ht nano t hp (100-x)La1,5Sr0,5NiO4+ xLa0,7Sr0,3MnO3. Hiu sut hp th súng vi ba t giỏ tr tt nht pha trn theo t l phn trm v th tớch x nhn cỏc giỏ tr: 4% v 6%. phỏt trin nhng vt liu hp th súng vi ba vi hiu sut cao, iu quan trng l phi hiu c c ch hp th ca vt liu, t ú iu chnh cỏc thuc tớnh liờn quan n kh nng hp th ca vt liu. C hai hiu ng phự hp tr khỏng v phự hp pha u cú th lm trit tiờu súng phn x v thu c h s tn hao phn x cú giỏ tr õm ln. Chỳng tụi ó nghiờn cu s nh hng ca kim loi v chng minh c rng c hai hiu ng trờn u cú th quan sỏt c mu c ph trờn b mt kim loi, hiu ng phi hp pha khụng th quan sỏt c 47 trng hp mu khụng c ph lờn b mt kim loi. Quan sỏt ny cú th c s dng nh mt phng phỏp phõn bit cỏc hiu ng cng hng. Nh vy lun ó hon thnh nhng mc tiờu ra, phỏt hin mt vt liu mi (LSNO) cú kh nng hp th tt súng vi ba, bc u thit lp c mt quy trỡnh ch to mu o c thc nghim v s lý s liu (c bit l tớnh h s RL) khỏ hon chnh cho mt nghiờn cu rt mi m v thit thc Vit Nam, cỏc hiu ng c quan sỏt thy u c gii thớch bng nhng c ch vt lý tng ng. Cỏc kt qu ca lun ó c bỏo cỏo hai bi bỏo quc t (IEEE Transactions on Magnetics v Materials Science and Engineering B) v mt s bỏo cỏo cỏc hi ngh nc v quc t. 48 TI LIU THAM KHO Ting Vit 1. Trn Quang t v Quc Hựng (2011), Tng hp v nghiờn cu hng s in mụi - t thm phc ca vt liu multiferroic BiFeO3-CoFe2O4, Tuyn Hi ngh Vt lý Cht rn Ton quc, A36. 2. Quc Hựng, Nguyn Trn H, v Nguyn V Tựng (2011), Nghiờn cu ph hp th súng radar bng X ca vt liu composit cha ht nano ferrite Barium-Cobalt, Tuyn Hi ngh Vt lý Cht rn Ton quc, A37. Ting Anh 3. A. Ghasemi, S. E. Shirsath, X. Liu, and A. Morisako (2011), Enhanced reflection loss characteristics of substituted barium ferrite/functionalized multi-walled carbon nanotube nanocomposites, J. Appl. Phys, 109, 07A507. 4. Abbas, S. M., A. K. Dixit, R. Chatterjee, and T. C. Goel (2005), Complex permittivity and microwave absorption properties of BaTiO3-polyaniline composite, Materials Science and Engineering B, Vol. 125, pp. 167-171. 5. C. K. Yuzcelik, Radar Absorbing Materials Design (2003), Systems Engineering, Naval Postgraduate School, Monterey. 6. Chien-Yie Tsay, Yao-Hui Huang, Dung-Shing Hung (2004), Enhanced microwave absorption of La0.7Sr0.3MnO3- based composites with added carbon black, Ceramic international, 40, pp. 3947-3951. 7. D.D.L. Chung (2001), Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness of Carbon Materials, Carbon, 39(2), pp. 279-285. 8. Do Quoc Hung and Nguyen Tran Ha (2011), Complex permittivity and permeability of composit RAM rubber Mn0.5Zn0.5Fe2O4 nano particles, Tuyn Hi ngh Vt lý Cht rn Ton quc, A38. 9. Grant, I. S. and Phillips, W. R. (1995), Electromagnetism, 2nd ed.John Wiley & Sons, Chichester. 10. H. Pang, M. Fan, and Z. He (2012), A method for analyzing the microwave absorption properties of magnetic materials, J. Magn. Magn. Mater, 324, 2492. 49 11. http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_spectroscopy. 12. http://www.microwavetec.com/theor_basics.php. 13. Huo, J.& Wang, L.& Yu, H. (2009), Polymeric nanocomposites for electromagnetic wave absorption, J. Mater. Sci., vol. 44, pp 3917-3927. 14. J. Rivas, B. Rivas-Murias, A. Fondado, J. Mira, and M. A. Seủarớs-Rodrớguez (2004), Dielectric response of the charge-ordered two-dimensional nickelate La1.5Sr0.5NiO4, Appl. Phys. Lett, 85, 6224. 15. J.Baker-Jarvis (1990), Transmission/reflection and short-circuit line permittivity Measurements, NIST Technical Note. 16. Knott, E. F., Schaeffer, J. F.,and Tuley, M. T. (1993), Radar Cross Section, 2nd ed. Artech House, Inc, Norwood, USA. 17. L. Xi, X. N. Shi, Z. Wang, Y. L. Zuo, J. H. Du (2011), Microwave absorption properties of Sr2FeMoO6 nanoparticles, Physica B, 406, 2168. 18. L.Z. Wu, J. Ding, H.B. Jiang, L.F. Chen, and C.K. Ong (2005), Particle Size Influence to the Microwave Properties of Iron Based Magnetic Particulate Composites, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 285, no. 12, pp. 233239. 19. V. D. Lam, J. B. Kim, S. J. Lee, and Y. P. Lee (2008), Left-handed behavior of combined and fishnet structures, J. Appl. Phys, 103, 033107. 20. V. D. Lam, J. B. Kim, S. J. Lee, Y. P. Lee, and J. Y. Rhee (2008), Dependence of the distance between cut-wire-pair layers on resonance frequencies, Opt. Express, 16, 5934. 21. V. D. Lam, J. B. Kim, Y. P. Lee, and J. Y. Rhee (2007), Dependence of the magnetic-resonance frequency on the cut-wire width of cut-wire pair medium, Opt. Express, 15, 16651. 22. V. D. Lam, N. T. Tung, J. Y. Rhee, and Y. P. Lee (2009), Dependence of resonance frequencies on the lattice constant of cut-wire structures, J. Appl. Phys, 105, 113102. 50 23. V. D. Lam, N. T. Tung, M. H. Cho, W. H. Jang, and Y. P. Lee (2009), Effect of the dielectric layer thickness on the electromagnetic response of cut-wire pair and combined structures, J. Appl. Phys. D, 42, 115404. 24. Pham Hoai Linh, Do Hung Manh, Tran Dai Lam, Le Van Hong and Nguyen Xuan Phuc (2011), Magnetic nanoparticles: study of magnetic heating and adsorption/desorption for biomedical and environmantal application, Int. J. Nanotechnology, Vol.8, No. 3/4/5, pp. 399-415. 25. M. H. Shams, S. M. A. Salehi and A. Ghasemi (2008), Electromagnetic Wave Absorption Characteristics of Mg-Ti Substituted Ba-Hexaferrite, Materials, Vol. 62, No. 10-11, pp. 1731-1733. 26. M. Nicolson and G. F. Ross (1970), Measurement of the Intrinsic Properties of Materials by Time-Domain Techniques, IEEE Transsactions on Instrumentation and Measurement IM-19, 377. 27. M. T. Ma , M. Kanda , M. L. Crawford and E. B. Larsen (1985), A review of electromagnetic compatibility/interference measurement methodologies , Proc. IEEE, vol. 73, pp. 388-411. 28. Metaxas, A.C & Meredith, R.J. (1983), Industrial Microwave Heating, The Institution of Electrical Engineers, London. 29. MINGOS, D. M. P. & BAGHURST, D. R. (1991), Applications of microwave dielectric heating effects to synthetic problems in chemistry, Chemical society reviews, 20, pp. 1-47. 30. Naamlooze Vennootschap Machmerieen (1936), French Patent, 802 728. 31. P. Freeman (2005), Magnetism and the Magnetic Excitations of Charge Ordered La2xSrxNiO4+ , (Ph.D. thesis), University of Oxford, Trinity. 32. P. Lunkenheimer, S. Krohns, S. Riegg, S.G. Ebbinghaus, A. Reller, and A. Loidl (2010), Colossal dielectric constants in transition-metal oxide, Eur. Phys. J. Special Topics, 180(61). 33. P. S. Neelakanta (1995), Handbook of Electromagnetic Materials, CRC Press, Washington D.C. 51 34. S. J. Yan, L. Zhen, C. Y. Xu, J. T. Jiang, W. Z. Shao, L. Lu, and J. Tang (2011), The influence of Fe content on the magnetic and electromagnetic characteristics for Fex(CoNi)1-x ternary alloy nanoparticles, J. Appl. Phys, 109, 07A320. 35. S. Motojima, Y. Noda, S. Hoshiya, Y. Hishikawa (2003), Electromagnetic wave absorption property of carbon microcoils in 12110 GHz region, J. Appl. Phys, 94, 2325. 36. S. Sugimoto, S. Kondo, K. Okayama, H. Nakamura, D. Book, T. Kagotani, M. Homma, H. Ota, M. Kimura, and R. Sato (1999), M-type ferrite composite as a microwave absorber with wide bandwidth in the GHz range, IEEE Transactions on Magnetics, 35, 3154. 37. S. Sugimoto, T. Maeda, D. Book, T. Kagotani, K. Inomata, M. Homma, H. Ota, Y. Houjou, and R. Sato (2002), GHz microwave absorption of a fine a-Fe structure produced by the disproportionation of Sm2Fe17 in hydrogen, Journal of Alloys and Compounds, 330 332, 301. 38. S. Wada, Y. Furukawa, M. Kaburagi, B. Kajitan, S. Hosoya, Y. Yamada (1993), J. Phys. Condens, Matter. 5, 765780. 39. S.S. Kim, S. T. Kim, Y. C. Yoon, and K. S. Lee (2005), Magnetic, dielectric, and microwave absorbing properties of iron particles dispersed in rubber matrix in gigahertz frequencies, J. Appl. Phys., vol. 97, pp. 10F905. 40. Szpunar B., Smith V. H. Jr. and J. Spalek (1989), Electronic Structure of Antiferromagnetic La2NiO4 and La1.5Sr0.5NiO4 Systems, Physica C, 161, 503-511. 41. D.T. Tran, D.L. Vu, V.H. Le, T.L. Phan, S.C. Yu (2013), Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol, 4, 025010-025014. 42. D. T. Tran, D. L. Vu, V. H. Le, T. L. Phan, and S. C. Yu (2013), Spin reorientation and giant dielectric response in multiferroicLa1.5Sr0.5NiO4+, Adv. Natural Sci., Nanosci. Nanotechnol, vol. 4, pp. 025010-1025010-4. 43. V. M. Petrov and V. V. Gagulin (2001), Microwave Absorbing Materials, Inorganic Materials, 37, 93. 52 44. W. Callister (2006), Materials Science and Engineering: An Introduction, Wiley. 45. W. Mingzhong, Huahui He, Zhensheng Zhao, Xi Yao. (2000), Electromagnetic and microwave absorbing properties of iron fibre-epoxy resin composites, Applied Physics, 33, 2398. 46. W.B. Weir (1974), Automatic measurement of complex dielectric constant and permeability at microwave frequencies, Proceeding of the IEEE, vol. 62. 47. X. G. Liu, D. Y. Geng, H. Meng, P. J. Shang, and Z. D. Zhang (2008), Microwave-absorption properties of ZnO-coated iron nanocapsules, Appl. Phys. Lett, 92, 173117. 48. Chu T. A. Xuan, Pham T. Tho, Doan M. Quang, Ta. N. Bach, Tran D. Thanh, Ngo T. H. Le, Do H. Manh, Nguyen X. Phuc, and Dao N. H. Nam (2014), Microwave Absorption in La1.5Sr0.5NiO4/CoFe2O4 Nanocomposites, IEEE Transactions On Magnetics, Vol. 50, No. 6. 49. Y. Kato, S. Sugimoto, K. Shinohara, N. Tezuka, T. Kagotani, and K. Inomata (2002), Magnetic Properties and Microwave Absorption Properties of Polymer-Protected Cobalt Nanoparticles, Materials Transactions, 43, 406. 50. Y. L. Cheng, J. M. Dai, X. B. Zhu, D. J. Wu, Z. R. Yang, Y. P. Sun (2009), Enhanced Microwave Absorption Properties of Intrinsically Core/shell Structured La0.6Sr0.4MnO3 Nanoparticles, Nanoscale Res. Lett, 4, 1153. 51. Y.-Q. Kang, M.-S. Cao, J. Yuan, and X.-L. Shi (2009), Microwave absorption properties of multiferroic BiFeO3 nanoparticles, Materials Letters, 63, 1344. 52. Yanmin Wang, Tingxi Li, Lifen Zhao, Zuwang Hu, Yijie Gu (2011), Research progress on Nanostructured Radar absorbing materials, Energy and Power Engineering, 3, 580-584. 53 [...]... cơ chế hấp thụ sóng vi ba Trên thực tế thì bất kỳ một loại vật liệu nào cũng đều hấp thụ năng lượng của sóng điện từ khi truyền qua chúng Các vật liệu có thể hấp thụ sóng điện từ theo nhiều cơ chế khác nhau tùy thuộc vào đặc tính của từng vật liệu Trong thực tế, hầu hết các vật liệu hấp thụ sóng vi ba đều được thiết kế dựa trên ba cơ chế hấp thụ cơ bản: tổn hao xoáy, tổn hao điện môi và tổn hao từ. .. đồng kết tủa Tìm hiểu về các vật liệu hấp thụ sóng vi ba ta thấy chúng thường theo hai cơ chế cơ bản là hấp thụ điện môi và hấp thụ từ tính đây cũng là lý do để tác giả chọn đề tài là: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng vi ba trên nền vật liệu gốm từ và điện môi cho luận văn tốt nghiệp của mình Luận văn đã phát hiện ra lần đầu tiên rằng vật liệu có hằng số điện môi khổng lồ (  107) [32, 40]... phần từ của sóng điện từ truyền tới vật liệu [33] Do hầu hết các vật liệu dẫn đều có một độ dẫn hữu hạn, dòng cảm ứng vì thế sẽ bị hấp thụ bởi điện trở của vật liệu và gây tổn hao do quá trình sinh nhiệt 1.3 Ảnh hưởng của hiệu ứng hấp thụ bề mặt Vật liệu từ tính được sử dụng rộng rãi để hấp thụ sóng vi ba, do có sự hấp thụ tốt hơn so với các vật liệu điện môi Tuy nhiên, hiệu suất hấp thụ sóng vi ba của... cách tổng quan về tương tác của sóng vi ba với vật liệu, về sự tán xạ và phản xạ sóng điện từ gây bởi vật liệu, các cơ chế hấp thụ sóng vi ba của vật liệu như: Cơ chế tổn hao điện môi, cơ chế tổn hao từ, tổn hao xoáy và những ảnh hưởng của hiệu ứng hấp thụ bề mặt Chương 2 Trình bày kỹ thuật thực nghiệm chế tạo hệ hạt nano La1,5Sr0,5NiO4 (LSNO) và La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) và các phương pháp phân tích chất... dòng Foucault) là cơ chế hấp thụ cơ bản của các vật liệu dẫn điện Điện trở của vật dẫn chính là yếu tố tổn hao và chuyển đổi năng lượng của dòng Foucault thành nhiệt năng - Vật liệu điện môi hấp thụ sóng điện từ thông qua sự phân cực tần số cao của các dipole lưỡng cực điện Do năng lượng sóng điện từ được hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt, hiện tượng này được gọi là đốt nóng điện môi (dielectric heating)... 5 khả năng hấp thụ sóng điện từ khá tốt (RL = -36,7 dB) và có thể sử dụng như một chất nền điện môi cho các vật liệu hấp thụ sóng vi ba Đây cũng là phát hiện đầu tiên về khả năng hấp thụ mạnh được ghi nhận với vật liệu thuần điện môi Tác giả cùng nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh được rằng cơ chế phối hợp trở kháng (Z - matching) và phối hợp pha (phase matching) đóng vai trò chính trong vi c hình thành... các lớp vật liệu hấp thụ như mong muốn 2.2.4.2 Phương pháp đo truyền qua/phản xạ sóng vi ba trong không gian tự do Chúng ta xem xét hiện tượng xảy ra đối với sóng điện từ nói chung, sóng vi ba nói riêng ở mặt chuyển tiếp giữa không gian tự do hoặc không khí và bề mặt của các lớp vật liệu hấp thụ Khi chiếu bức xạ điện từ tới bề mặt lớp vật liệu, một phần chùm bức xạ điện từ thâm nhập vào lớp vật liệu, ... tắc hoạt động của lò vi sóng - Hiện tượng đốt nóng từ (magnetic heating) cũng xảy ra khá tương tự với đốt nóng điện môi khi một vật liệu từ được đặt trong môi trường sóng vi ba: các mômen spin bị phân cực ở tần số cao, gây tổn hao và vì thế tỏa nhiệt 1.2.1 Cơ chế tổn hao điện môi Vật liệu điện môi được xác định là vật liệu cách điện và dễ bị phân cực khi đặt trong điện trường [13] và đây chính là nguồn... vấn đề nghiên cứu khá mới ở Vi t Nam và là hướng nghiên cứu mới của nhóm nghiên cứu, vì thế ngoài vi c chế tạo vật liệu, luận văn còn nghiên cứu và thiết lập một quy trình đo phản xạ và hấp thụ sóng vi ba bằng phương pháp không gian tự do, qua đó xây dựng phương pháp tính thông qua thuật toán NRW [26, 46] để xác định khả năng hấp thụ thông qua hệ số tổn hao phản xạ (Reflection Loss RL) của vật liệu 6... VỚI VẬT LIỆU 1.1 Tán xạ và phản xạ sóng điện từ gây bởi vật liệu Tán xạ là quá trình làm phân tán năng lượng và phương truyền của sóng điện từ (EM-Electromagneti) khi lan truyền tới vật liệu Một phần năng lượng của sóng điện từ sẽ bị phân tán (hoặc phản xạ) hoặc thay đổi hướng, pha, hoặc bước sóng so với sóng tới Đó là kết quả của sự tương tác giữa sóng điện từ với các điện tử và ion trong vật liệu . của sóng vi ba với vật liệu, về sự tán xạ và phản xạ sóng điện từ gây bởi vật liệu, các cơ chế hấp thụ sóng vi ba của vật liệu như: Cơ chế tổn hao điện môi, cơ chế tổn hao từ, tổn hao xoáy và. các vật liệu hấp thụ sóng vi ba ta thấy chúng thường theo hai cơ chế cơ bản là hấp thụ điện môi và hấp thụ từ tính đây cũng là lý do để tác giả chọn đề tài là: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp. Các cơ chế hấp thụ sóng vi ba Trên thực tế thì bất kỳ một loại vật liệu nào cũng đều hấp thụ năng lượng của sóng điện từ khi truyền qua chúng. Các vật liệu có thể hấp thụ sóng điện từ theo