SỰ THAY đổi TÍNH CHẤT của hợp CHẤT THIẾU LANTAN LA0,60CA0,30MNO3 δ

Lun thc s Nguyn Minh Thuý I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN -o0o - NGUYN MINH THY S THAY I TNH CHT CA HP CHT THIU LANTAN La0,60Ca0,30MnO3- LUN VN THC S KHOA HC H Ni - 2012 Lun thc s Nguyn Minh Thuý I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN -o0o - NGUYN MINH THY S THAY I TNH CHT CA HP CHT THIU LANTAN La0,60Ca0,30MnO3- Chuyờn ngnh: Vt lý nhit Mó s : 60 44 09 LUN VN THC S KHOA HC NGI H NG DN KHOA HC GS TS Nguyn Huy Sinh H Ni - 2012 Lun thc s Nguyn Minh Thuý Li cm n Em xin by t lũng cm n sõu sc ti thy giỏo, GS.TS Nguyn Huy Sinh Cm n thy ó dỡu dt v ch bo em tn tỡnh sut quỏ trỡnh hc v quỏ trỡnh em hon thnh lun ny Qua õy, em cng xin gi li cm n n cỏc thy giỏo, cụ giỏo cựng cỏc cỏn b lm vic ti B mụn Vt lý Nhit t hp ó giỳp em rt nhiu v kin thc cng nh to nhng iu kin thun li nht cho em sut quỏ trỡnh hc v rốn luyn t i b mụn Em xin by t lũng bit n ti Nghiờn cu sinh V Vn Khi, ó tn tỡnh giỳp em cú th hon thnh bn lun ny Cui cựng em xin by t lũng cm n n cỏc bn th lp Cao hc 2009 - 2011 v gia ỡnh em ó úng gúp nhng ý kin quý bỏu v to iu kin giỳp em thc hin lun ny H Ni, ngy 05 thỏng nm 2012 Hc viờn Nguyn Minh Thỳy Lun thc s Nguyn Minh Thuý MC LC DANH MC CC BNG BIU i DANH MC CC HèNH V ii DANH MC CC CH VIT TT V CC Kí HIU iii M U CHNG 1: MT S TNH CHT C TRNG CA H VT LIU PEROVSKITE LaMnO3 1.1 S lc v cu trỳc tinh th h vt liu Perovskite LaMnO3 1.1.1 Cu trỳc tinh th Perovskite 1.1.2 Trng bỏt din, s tỏch mc nng lng v trt t qu o trng tinh th bỏt din 1.2 Hiu ng Jahn Teller 1.3 Trng thỏi spin v cu hỡnh spin ca cỏc in t lp d trng tinh th bỏt din BO 1.4 Tng tỏc siờu trao i (Super exchange - SE) .11 1.5 Tng tỏc trao i kộp (Double exchange - DE) 12 1.6 S tn ti ng thi v cnh tranh gia hai loi tng tỏc AFM v FM hp cht manganite cú pha 14 1.7 Tỡm hiu gin pha ca h Perovskite La1-xCaxMnO3 15 1.8 Lý thuyt v hiu ng t nhit vt liu Perovskite La1-xCaxMnO3- 16 1.8.1 S lc v hiu ng t nhit 16 1.8.2 Hiu ng t nhit vt liu Perovskite La 1-xCaxMnO3- 19 1.8.3 o hiu ng t nhit 19 1.9 Hiu ng t in tr khng l (CMR) Perovskite manganite 19 1.10 Mt s c im c a vt liu Perovskite La 1-xCaxMnO3- thiu lantan 22 CHNG 2: PHNG PHP THC NGHIM 24 2.1 Cụng ngh ch to mu 24 2.1.1 Cụng ngh gm 24 2.1.2 Cụng ngh sol-gel 25 Lun thc s Nguyn Minh Thuý 2.1.3 Ch to cỏc mu nghiờn cu 27 2.2 Phng phỏp nghiờn cu 27 2.2.1 Nghiờn cu cu trỳc: Phộp o nhiu x bt Rnghen (nhiu x bt tia X) 2.2.2 Phõn tớch ph tỏn sc nng lng (EDS) 29 2.2.3 nh hin vi in t quột 29 2.2.4 Phng phỏp xỏc nh nng ễxy 30 2.2.5 Phộp o t M(T) 30 2.2.5.1 Nguyờn lý ca phộp o 31 2.2.5.2 Mụ t h o 31 2.2.5.3 Hot ng ca h o 32 2.2.6 Phộp o in tr R(T) 33 2.2.7 Phộp o hiu ng t nhit 35 CHNG 3: KT QU V THO LUN 37 3.1 Kt qu phõn tớch cu trỳc tinh th 37 3.2 Kt qu phõn tớch thnh phn mu 40 3.3 o thnh phn khuyt thiu ễxy 44 3.4 S ph thuc ca t vo nhit ca mu 46 3.5 Phộp o h s t húa ng 49 3.6 S ph thuc ca in tr vo nhit 49 3.7 o hiu ng t nhit Xỏc nh s thay i entropy t 51 KT LUN 57 TI LIU THAM KHO 58 Lun thc s Nguyn Minh Thuý DANH MC CC BNG BIU Bng 3.1: Giỏ tr cỏc hng s mng ca mu thiu lantan La 0,60Ca0,30MnO3- v cỏc mu lantan La0,70Ca0,30MnO3-, La0,60Ca0,40MnO3- so sỏnh vi mu khụng pha LaMnO Bng 3.2: T phn cỏc nguyờn t La, Ca v Mn tớnh theo (%) trờn mt n v cụng thc Bng 3.3: Giỏ tr v nng Mn 3+ v Mn4+ hp thc Bng 3.4: Bng so sỏnh nhit chuyn pha ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- v mt s mu khỏc Bng 3.5: Giỏ tr S mag ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- v mt s mu khỏ c i Lun thc s Nguyn Minh Thuý DANH MC CC HèNH V Hỡnh 1.1: Cu trỳc tinh th perovskite lý tng (a) v s sp xp ca cu trỳc perovskite lý tng (b) Hỡnh 1.2: S tỏch mc nng lng ca ion Mn 3+ Hỡnh 1.3: Hỡnh dng ca cỏc hm súng e g: (a) d x y2 , (b) d z Hỡnh 1.4: Hỡnh dng ca cỏc hm súng t 2g: (a) dxy, (b) dyz v (c) dzx Hỡnh1.5: Mộo mng Jahn Teller Hỡnh 1.6: S ph thuc ca nng lng ton phn E, P v vo trng thỏi spin ca cỏc in t Hỡnh 1.7: S sp xp cỏc in t trờn cỏc mc nng lng suy bin v trng thỏi spin Hỡnh 1.8: S xen ph qu o v chuyn in t tng tỏc SE Hỡnh 1.9: Mụ hỡnh c ch tng tỏc trao i kộp ca chui -Mn3+-O2 Mn4+-Mn3+O2 Mn4+- Hỡnh 1.10: Mụ hỡnh v s tn ti khụng ng nht cỏc loi tng tỏc bỏn dn t cỏc cht bỏn dn t Hỡnh 1.11: Gin pha h La1- xCaxMnO3 Hỡnh 1.12: a) Cu trỳc phn st t b) Cu trỳc st t Hỡnh 1.13: S mch in tng ng ca nguyờn lý hai dũng Hỡnh 2.1: S túm tt quỏ trỡnh ch to mu bng cụng ngh gm Hỡnh 2.2: S túm tt quỏ trỡnh ch to mu bng cụng ngh sol -gel Hỡnh 2.3: Gin nhiu x tia X ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 2.4 : S h o t Hỡnh 2.5: Hỡnh dng xung tớn hiu ii Lun thc s Nguyn Minh Thuý Hỡnh 2.6: S ca phộp o bn mi dũ Hỡnh 2.7: S chi tit h o in tr bng phng phỏp bn mi dũ Hỡnh 3.1: Gin nhiu x Rnghen ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.2: Gin nhiu x Rnghen ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.3: Gin nhiu x Rnghen ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- Hỡnh 3.4: Kt qu phõn tớch EDS ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.5: Kt qu phõn tớch EDS ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.6: Kt qu phõn tớch EDS ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- Hỡnh 3.7: Cu trỳc b mt ca mu La0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.8: Cu trỳc b mt ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.9: Cu trỳc b mt ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- Hỡnh 3.10: S ph thuc ca t vo nhit ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.11: S ph thuc ca t vo n hit ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- cú t trng (FC) v khụng cú t trng (ZFC) Hỡnh 3.12: S ph thuc ca t vo nhit ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- cú t trng (FC) v khụng cú t trng (ZFC) Hỡnh 3.13: S ph thuc ca h s t húa ng vo nhit ca mu La0,60Ca0,30MnO3 Hỡnh 3.14: S ph thuc ca in tr vo nhit ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.15: S ph thuc ca in tr vo nhit ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.16: S ph thuc ca in tr vo nhit ca mu La0,60Ca0,40MnO3- Hỡnh 3.17: S ph thuc ca mụmen t vo t trng ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.18: S ph thuc ca mụmen t vo t trng ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.19: S ph thuc ca mụmen t vo t trng ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- Lun thc s Nguyn Minh Thuý Hỡnh 3.20: S bin thiờn entropy t theo nhit ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.21: S bin thiờn entropy t theo nhit ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- Hỡnh 3.22: S bin thiờn entropy t theo nh it ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- Lun thc s Nguyn Minh Thuý DANH MC CC CH VIT TT V CC Kí HIU Cỏc ch vit tt AFM : Phn st t CMR : T tr khng l CO : Trt t in tớch DE : Trao i kộp EDS : Ph tỏn sc nng lng FC : Lm lnh t trng FM : St t HS : Trng thỏi spin thp LS : Trng thỏi spin cao PM : Thun t SE : Siờu trao i SEM : Kớnh hin vi in t quột XPD : Nhiu x tia X ZFC : Lm lnh khụng t trng Cỏc ký hiu MFC : T ca mu sau c lm lnh t trng MZFC : T ca mu sau c lm lnh khụng t trn g TC : Nhit chuyn pha st t - thun t (nhit Curie) TCO : Nhit chuyn pha trt t in tớch TP : Nhit chuyn pha kim loi - in mụi iii Lun thc s Nguyn Minh Thuý T bng 3.3 ta thy, t s Mn3+/Mn4+ cỏc mu La 0,60Ca0,30MnO3-, La0,70Ca0,30MnO3- v mu La 0,60Ca0,40MnO3- c xỏc nh ln lt l 0,776 ; 3,049 v 1,857 T s Mn 3+/Mn4+ cỏc mu ny nh hn rt nhiu t s Mn 3+/Mn4+ ca mu khụng pha (~19) Chng t, thay th mt lng Ca cho La ó lm cho mt lng ln cỏc ion Mn3+ chuyn thnh ion Mn 4+ Nh vy hp cht La0,60Ca0,30MnO3- ó xut hin c tng tỏc DE gia cỏc ion Mn khụng cựng húa tr v tng tỏc SE gia cỏc ion Mn cú cựng húa tr Lng ion Mn 3+ tr thnh ion Mn4+ cng nhiu thỡ tng tỏc S E cng ln Nh vy, t s Mn 3+/Mn4+ hp cht thiu lantan La 0,60Ca0,30MnO3- l 0,776, t s ny nh hn nhiu so vi cỏc mu lantan, cng nh hn nhiu ln so vi mu khụ ng pha LaMnO3 Cú th cho rng mu thiu lantan tng tỏc thng tr ó chuyn dn t DE sang SE 3.4 S ph thuc ca t vo nhit ca mu T hỡnh 3.10 n hỡnh 3.12 l ng cong mụ t s ph thuc nhit ca t theo ca mu La 0,60Ca0,30MnO3-, La0,70Ca0,30MnO3- v mu La 0,60Ca0,40MnO3- trng hp lm lnh cú t trng (FC) v khụng cú t trng (ZFC) TC = 300 K H = kOe Hỡnh 3.10: S ph thuc ca t vo nhit ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- 46 Lun thc s Nguyn Minh Thuý x = 0,3 M (emu/g) 0.8 x = 0,10 Ta Tg FC 0.6 0.4 x = 0,20 12 T = 285 K C FC 0.2 ZFC H = kOe 80 90 TC = 250 K 150 120 160 210 TC = 263 K 240 200 270 330 T (K) H = kOe thuc ca t vo nhit ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- cú Hỡnh 3.11: S ph 240 320 140 80 200 260 320 t trng (FC) v khụng cú t trng (ZFC) T (K) T (K) 210 20 ZFC 3.5 x = 0,3 x = 0,40 FC 20 T = 285 K 12 C M (emu/g) 2.5 1.5 TC = 275 K 0.5 2700 330 ZFC H = kOe 0 80 120 130 180 K) 180 240 230 300 280 360 T (K) 1.5 H =ca kOe Hỡnh 3.12: S ph thuc t vo nhit ca mu xLa=0,60 Ca0,40MnO3- cú 0,50 x = 0,46 29 x = 0,30 TC = 273 K t trng (FC) v khụng cú t trng (ZFC) FC TCO = 150 K 47 0.5 ZFC TC = 270 K Lun thc s Nguyn Minh Thuý Hỡnh 3.10 cho thy: ng cong M(T) ca mu thiu lantan gn nh bóo hũa nhit rt cao (c 250 K), õy l mt c trng him thy cỏc mu lantan v cỏc hp cht Perovskite thụng thng khỏc T cỏc th 3.10; 3.11 v 3.12 cú th xỏc nh c nhit chuyn pha Curie ca mu La 0,60Ca0,30MnO3-, La0,70Ca0,30MnO3- v mu La 0,60Ca0,40MnO3- bng cỏch ly giỏ tr cc i ca dM/dT Kt qu nhn c n hit Curie ng vi cỏc mu trờn c xỏc nh l 300 K, 285 K v 275 K Phõn tớch cỏc ng cong M(T) cho thy: khong nhit T > T C mu mang tớnh thun t, cũn khong T < T C mu mang tớnh st t So vi cỏc mu lantan, giỏ tr T C ca mu La0,60Ca0,30MnO3- l khỏ cao v xung quanh nhit phũng õy l mt nhng iu kin ng dng vt liu v vic lm lnh t C ch c bn liờn quan n ny l s truyn in tớch gõy nờn s khuyt thiu La hp thc Nh vy s thay th Ca 2+ cho La3+ hp cht ny dn n lm tng cỏc trng thỏi nh x ban u Mn 3+ - Mn4+ Ngha l lm tng cng tng tỏc trao i kộp st t, ú lm cho nhit Curie tng lờn Bng 3.4 a mt s s liu so sỏnh nhit chuyn pha T C ca mt vi mu c trớch mt s ti liu tham kho Bng 3.4 : Bng so sỏnh nhit chuyn pha ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- v mt s mu khỏc Mu TC (K) Ti liu La0,60Ca0,30MnO3- 300 Mu nghiờn cu La0,70Ca0,30MnO3- 285 Mu nghiờn cu La0,60Ca0,40MnO3- 275 Mu nghiờn cu La0,80Ca0,20MnO3- 230 [5] La0,90Ca0,10MnO3- 190 [9] La2/3Ca1/3MnO3- 265 240 [4] La0,50Ca0,50MnO3- 48 [17] Lun thc s 3.5 Nguyn Minh Thuý Phộp o h s t húa ng ng cong h s t húa ng ( ac) ph thuc nhit ca mu La0,60Ca0,30MnO3- c minh hỡnh 13 ng cong h s t húa ng ph thuc nhit ca mu thiu lantan La 0,60Ca0,30MnO3- cng ch nhit chuyn pha t thun t sang st t (T C) ca mu l ~ 300 K 3.6 Hỡnh 3.13: S ph thuc ca h s t húa ng vo nhit ca mu La0,60Ca0,30MnO3 - S ph thuc ca in tr vo nhit Hỡnh 3.14 l th in tr ph thuc nhit ca mu thiu lantan La0,60Ca0,30MnO3- vựng nhit 100 K 300 K Nhn thy rng ng cong in tr ca mu ny xut hin mt cc i ti T P 272 K Cú th cho rng õy l im chuyn pha kim loi bỏn dn Trong vựng T < TP, in tr biu hin tớnh kim loi vi c im nhit tng chm vựng nhit T < 250 K v tng nhanh khong 250 K < T < TP Sau ú gim dn theo ng cong bỏn dn TP H=0T TCO Hỡnh 3.14: S ph thuc ca in tr vo nhit ca mu La0,60Ca0,30MnO3- 49 Lun thc s Nguyn Minh Thuý 35001.6 TP H=0T 360 x = 0,10 TP H = 0,3 T 2500 1.4 x = 0,20 H=0T R () H = 0,3 T TP 1500 280 1.2 TCO 500 TC 200 O 250 300 T (K) 95 150 155 200 150 200 120 T (K) 215 250 275 300 250 300 T (K) Hỡnh 3.15: S ph thuc ca in tr vo nhit ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- H=0T x = 0,30 x = 0,40 H = 0,3 T 600 12 R () TP 400 215 250275 300 335 T (K) CO 200 185 120 225 180 265 T (K) 305 240 300 Hỡnh 3.16: S ph5thuc ca in tr vo nhit ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- 3000 x = 0,50 Hỡnh 3.15 mụ t ng cong in tr ph thuc vo nhit ca mu La 0,70 x = 0,46 hin ca ng cong ny rt c bit Cú th nhn thy rừ Ca0,30MnO2500 3- Biu rng mu ny cú tn ti trng thỏi trt t in tớch ti T CO = 115K Tip ú chỳng tụi in tr ti T 2000i xỏc nh c cc nhit TCO < T < TP P = 227 K Trong vựng T P TCO TP 15002 10001 500150 50 200 250 300 Lun thc s Nguyn Minh Thuý mu mang tớnh kim loi Trong vựng nhit T > T P ng cong in tr gim cú dỏng iu bỏn dn Nh vy, ngoi chuyn pha trt t in tớch ti T CO = 115 K, mu cũn cú chuyn ph a kim loi bỏn dn ti T P = 227 K ng cong in tr ph thuc vo nhit ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- c trỡnh by hỡnh 3.16 Mu ny cng cú biu hin tng t nh mu thiu lantan La0,60Ca0,30MnO3- Chỳng tụi xỏc nh c nhit chuyn pha kim loi bỏn dn ti TP = 269 K Trong vựng nhit T < 255 K mu cú in tr tng chm theo nhit , cũn vựng nhit 255 K < T < T P in tr tng rt nhanh theo nhit Núi chung vựng T < TP ng cong in tr ca mu biu hin tớnh kim loi Sau xut hin cc i TP = 269 K mu chuyn sang trng thỏi bỏn dn C hai mu La 0,70Ca0,30MnO3- v La0,60Ca0,40MnO3- u c o t trng 0,3 T Di tỏc dng ca t trng ny, in tr ca mu xung quang vựng chuyn pha gi m i v im chuyn pha TP cng dch chuyn chỳt ớt v phớa nhit cao hn c 1,2 K Bng 3.5: Cỏc giỏ tr nhit chuyn pha trt t in tớch (T CO) v nhit chuyn pha kim loi in mụi (TP) ca cỏc mu nghiờn cu 3.7 Mu nghiờn cu TCO (K) TP (K) La0,60Ca0,30MnO3- Khụng cú 272 La0,70Ca0,30MnO3- 115 227 La0,60Ca0,40MnO3- Khụng cú 269 o hiu ng t nhit - Xỏc nh s thay i entropy t Phộp o hiu ng t nhit xỏc nh s thay i entropy t ca cỏc mu c tin hnh bng ph ng phỏp t trng xung ti ITIMS Phng phỏp xỏc nh hiu ng ny ó c mụ t chi tit chng th s ph thuc ca ng cong t húa vo t trng nhng nhit xỏc nh ca cỏc mu nghiờn cu thu c nh sau: 51 Lun thc s Nguyn Minh Thuý Hỡnh 3.17: S ph thuc ca mụmen t vo t trng ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- 80 200 K 225 K M (emu/g) 240 K 250 K 260 K 40 265 K 270 K 275 K 280 K 290 K 0 0H (T) mụmen vo t trngmômen ca mu La Hỡnh 3.18:Hình S ph thuc Ca0,30MnO3- 3.8.caHọ đ- tờng cong từ0,70phụ thuộc vào từ tr- ờng mẫu La0,7Ca0,3MnO3- 52 Lun thc s Nguyn Minh Thuý Hỡnh 3.19: S ph thuc ca mụmen t vo t trng ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- Cỏc hỡnh 3.17, 3.18 v 3.19 mụ t ng ng nhit ca mu La0,60Ca0,30MnO3- v mu La 0,70Ca0,30MnO3- theo t trng t T n T vi chờnh lch nhit khỏc vựng nhit 22 0K - 300K T th thy rng: Cng gn nhit chuyn pha T C thỡ cỏc ng ng nh it cng tuyn tớnh T cỏc ng ng nhit thu c ta cú th tớnh c s bin thiờn entropy t theo nhit nhng t trng xỏc nh theo cụng thc: Smag Ti , H max M i M i H i Ti Ti (3.3) Vi M i v Mi+1 l cỏc giỏ tr t hoỏ xỏc nh c ti cỏc nhit Ti v Ti+1 t trng H i S bin thiờn entropy t theo nhit ca mu La 0,60Ca0,30MnO3-, La0,70Ca0,30MnO3- v mu La 0,60Ca0,40MnO3- c mụ t cỏc hỡnh 3.20, hỡnh 3.21 v hỡnh 3.22 53 Lun thc s Nguyn Minh Thuý Hỡnh 3.20: S bin thiờn entropy t theo nhit ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- 10 - SM (J/kg.K) H=5T H=3T H=1T c) 160 190 220 250 280 310 T (K) Hỡnh 3.21: S bin thiờn entropy t theo nhit ca mu La 0,70Ca0,30MnO3- 54 Lun thc s Nguyn Minh Thuý Hỡnh 3.22: S bin thiờn entropy t theo nhit ca mu La 0,60Ca0,40MnO3- Hỡnh 3.20 cho thy, giỏ tr entropy ln nht xỏc nh c ng vi cỏc t trng T, T, T tng ng l 2,05 J/kgK, 4,42 J/kgK, 5,85 J/kgK Cỏc cc i ny u ng vi nhit T ~ 278 K, ngha l giỏ tr cc i ca bin thiờn entropy t xy xung quanh nhit chuyn pha T P Cú th cho rng s khỏc ca bin thiờn entropy t mu thiu lantan ny ó cú im khỏc vi mu lantan vỡ thụng thng bin thiờn S mag cc i ca cỏc mu xy xung quanh vựng nhit chuyn pha T C Bng 3.5 a giỏ tr bin thiờn entropy t cc i S mag ca cỏc mu nghiờn cu ó xỏc nh c Bng 3.6: Giỏ tr S mag ca cỏc mu nghiờn cu Mu La0,60Ca0,30MnO3- La0,70Ca0,30MnO3- La0,60Ca0,40MnO3- TC (K) Smax mag (J/kg.K) H (T) 5,85 4,42 2,05 9,3 7,5 2,5 5,5 3,7 1,95 300 285 275 55 Lun thc s Nguyn Minh Thuý So sỏnh cỏc giỏ tr Smag ca cỏc mu nghiờn cu, nhn thy rng, mu thiu lantan La0,60Ca0,30MnO3- cú S mag = 5,85 J/kg.K T ú mu La0,70Ca0,30MnO3- cú S mag = 9,3 J/kg.K T v giỏ tr S mag ca mu La0,60Ca0,40MnO3- l 5,5 J/kg.K Giỏ tr Smag T ca mu thiu lantan thu c l khỏ cao so vi cỏc mu khỏc, mc dự giỏ tr ny thp hn so vi mu La0,70Ca0,30MnO3- Bi vỡ dóy La 1-xCaxMnO3-, cỏc kt qu nghiờn cu cho thy cỏc thụng s thu c trờn mu x = 0,30 hoc x = 1/3 thng l ti u Nh vy, mu thiu lantan nghiờn cu ca chỳng tụi cú giỏ tr S mag khỏ ln gn vựng nhit phũng iu ny cho thy kh nng ng dng vt liu vo vic lm lnh t vựng xung quanh nhit phũng hoc cao hn 56 Lun thc s Nguyn Minh Thuý KT LUN ó ch to thnh cụng cỏc mu nghiờn cu, n pha vi cu trỳc trc thoi thuc h Perovskite Xỏc nh c thnh phn ca mu t phộp o EDS, so sỏnh vi thnh phn danh nh, kt hp vi giỏ tr ễxy thu c t cỏc mu cú th ún g gúp vo gii thớch cho s thay i cỏc tớnh cht ca hp cht thiu lantan v hp cht lantan ó xỏc nh c mu thiu lantan La 0,60Ca0,30MnO3- cú chuyn pha st t - thun t vi nhit chuyn pha cao TC = 300 K v chuyn pha kim loi - in mụ i nhit T P = 272 K v khụng tn ti trng thỏi trt t in tớch vựng nhit kho sỏt S thay i ca entropy ca mu La 0,60Ca0,30MnO3- xỏc nh c thụng qua phộp o hiu ng t nhit cú giỏ tr khỏ ln nhit phũng vi Smag = 5,85 J/kg.K H = T ti T C = 300 K Giỏ tr ny cho thy hp cht thiu lantan cú kh nng ng dng cho vt liu lm lnh t 57 Lun thc s Nguyn Minh Thuý TI LIU THAM KHO Ti liu Ting Vit [1] Nguyn Chõu (2000), Gn cht cụng tỏc nghiờn cu khoa hc v o to cỏn b tr, vnu.edu.vn/btdhqghn/Vietnamese/c1483/2004/12/N6739 [2] Nguyn Huy Sinh, Nguyn Phỳ Thựy, Hong c Quang (8/2001), Mt s tớnh cht ca hp cht La1 - xCaxMnO3, Bỏo cỏo Hi ngh Vt lý Cht rn ton quc ln th III Nha Trang Ti liu Ting Anh [3] Anderson P W Hasegawa (1995), Physic Rew 100, p 675 [4] E Amzallag, N Piccioli (1996), Electromagnestisme, Ediscience International [5] Guo Z B., Du Y W., Zhu J S., Huang H., Ding W P., Feng D (1997), Phys Rev Lett P 78 -1142 [6] Hajung Song, Woojin Kim, Soon-Ju Kwon, Jeongsoo Kang (2001), Jour Appl Phys., Vol 89, No 6, p 3398 [7] H D Megaw (1946), Phys Soc., p 133 - 326 [8] H Y Hwang, S W Cheong, P G Radaelli, M Marezio, B Batlogg (1995), Phys Rev Lett., Vol 75, No 5, p 914 [9] Ibarra M R and Deteresa J M Magnetotransport and Magnetoelastic Effects in Manganese-Oxide Perovskites Phys Rev., 187, pp 203-405 [10] Jonker G H E Al (1950), J Phys 16 pp 1420 [11] M Fath, S Freisem, A A Menovsky, Y Tomioka, J Aarts, and J A Mydosh (1999), "Spatially Inhomogeneous Metal-insulator Transition in Doped Manganutes", Science 285, p 1540 - 1542 58 Lun thc s Nguyn Minh Thuý [12] M V Abrashev, V G Ivanov, M N Iliev, R A Chakalov, R I Chakalova, C Thomsen (1999), Phys Stat Sol., 215, p 631 [13] Michael Ziese (2001), Spin Electronics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, p 89-116 [14] P G Radaelli, D E Cox, M Marezio, S W Cheong (1997), Phys Rev B, Vol 55, No 5, p 3015 [15] P Ramirez, S W Cheong, P Schiffer (1997), J Appl Phys., 81, p 5337 [16] P Schiffer, A P Ramirez, W Bao, S, -W Cheong (1995), Phys Rev Lett., Vol 75, No 18, p 3336 [17] Rao G H., Sun J R., Kattwinkel A., Haupt L., Borner K., Schimitt E and Gmelin E., (1999), Magnetic, electric and thermal properties of La0,7Ca0,3Mn1-xFexO3 compounds, Physica B 269, pp 379-385 [18] R Kajimoto, H Yoshizama, H Kawano, H Kuwahara, Y Tokuda, K Ohoyama, M Ohashi (1999), Phys Rev B 60 , p 9506 [19] R Mahediral, R Mahesh, A.K Raychaudhury, C.N.R Rao (1996), Solid State Communicatiún 99, p 149 [20] Roder H., Zang J., and Bisshop A R (1996), ibid., 76, pp 1356 [21] S Kolesnik, B Dabrowski, Z Bukowski and J Mais (2001), Jour Appl Phys Vol 89 No 2, p 1271 [22] Tokura Y (1997) et al , Phys Rew B, 41, p 11675 [23] V Goldschmidt, (1958), Geochemistry (Oxford University Press) [24] Zener C (1951), Physics Review 81, p.440 [25] Zhang L W., Feng G., Liang H., Cao B S., Meihong Z., and Zhao Y G., (2000), The magnetotransport properties of LaMn1-xCrxO3 manganites, J Magn Magn Mater 219, pp 236 - 240 59 Lun thc s Nguyn Minh Thuý DANH MC CC CễNG TRèNH KHOA HC CễNG B LIấN QUAN N LUN N Vu Van Khai, Do Viet Thang, Nguyen Minh Thuy, Nguyen Huy Sinh (2008), Electronic and magnetic properties of La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 compounds, VNU Journal of Science, Mathematics Physics, p 124 128 60 [...]... tìm hiểu hợp chất thiếu l antan La0,54Ca0,32MnO3 -δ, chúng tôi tiếp tục tiến hành nghiên cứu các 1 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Minh Thuý tính chất vật lý của hợp chất thiếu l antan La0,60Ca0,30MnO3- δ Trong hợp chất này, tổng số lượng Lantan và Canxi sẽ nhỏ hơn 1 trong hợp thức danh định Như vậy, tỷ số Mn3+ : Mn4+ sẽ thay đổi khác v ới tỷ số này trong hợp chất đủ l antan Từ đó sẽ gây nên những thay đổi đáng... nhiều tính chất đặc biệt như siêu dẫn nhiệt độ cao, sắt điện Perovskite rất hữu ích cho nhiề u linh kiện điện tử Ngoài ra, P erovskite với các tính chất hấp phụ và xúc tác còn được sử dụng trong các pin nhiên liệu Một điều đặc biệt lý thú trong hợp chất Perovskite là vật liệu thiếu lantan Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, các hợp chất thiếu lantan có nhiều tính chất thay đổi mà bản chất vật lý của. .. cách thay thế một phần kim loại đất hiếm bằng kim loại kiềm thổ hoá trị II như Ba, Ca, Sr , trong hợp chất R 1-xAxMnO3 sẽ làm thay đổi mạnh mẽ tính chất vật lý của nó Đặc biệt là tính chất từ và tính dẫn của vật liệu này Hầu hết các hợp chất ABO 3 chưa pha tạp đều là các phản sắt từ điện môi Chỉ cần thay đổi một lượng nhỏ nồng độ p ha tạp và ở điều kiện nhiệt độ, và từ trường khác nhau, tính chất điện... tại của tính dẫn và tính sắt từ có liên quan chặt chẽ với nhau, chú ng không những tồn tại trong hợp chất Coban mà còn trong cả Mangan 13 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Minh Thuý Zener đưa ra mô hình về tương tác trao đổi kép để giải thích mối liên quan giữa tính chất điện và từ trong hợp chất mangan Sự trao đổi đồng thời các điện tử của các ion lân cận làm cho cấu hình spin của các ion này thay đổi Song... chưa có sự pha tạp (x = 0) thì hợp chất có tính phản sắt từ điện môi 15 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Minh Thuý - Khi có sự pha tạp x < 0,2 thì có sự xuất hiện tương tác sắt từ Mn +3 - Mn+3, Mn+4 - Mn+4 Hệ mang tính phản sắt từ, tuy nhiên sự pha tạp nhỏ nên chưa phá vỡ được tính chất điện môi - Khi 0,2 < x < 0,5: Tương tác DE chiếm ưu thế, hợp chất mang tính sắt từ kim loại - Khi 0,5 < x < 0,9: Sự đồng tồn... tương tác DE có liên quan mật thiết tới tính dẫn điện của vật liệu Tương tác SE có thể là sắt từ hoặc phản sắt từ nhưng tương tác DE chỉ có thể là sắt từ Đó là cơ sở để giải thích các tính chất từ và tính chất dẫn của vật liệu sau này 1.6 Sự tồn tại đồng thời và cạnh tranh giữa h ai loại tương tác AFM và FM trong hợp chất manganite có pha tạp Hợp chất ABO 3 thể hiện tính phản sắt từ Khi pha tạp kim loại... ứng từ nhiệt trong vật liệu Perovskite La1-xCaxMnO3 -δ Hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu Perovskite La1-xCaxMnO3 -δ đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu Zhang [25] đã nghiên cứu sự thay đổi entropy trong hợp chất La0,67Ca0,33MnO3 Khi thay thế Y thì mômen từ bão hòa giảm xuống và biến thiên entropy cũng giảm Nguyên nhân là khi thay thế có sự tiếp xúc của mạng tinh thể dẫn đến tương tác sắt từ bị giảm Guo... là hợp chất hoá trị hỗn hợp [10, 16] Thí nghiệm cho thấy rằng trong các hợp chất Mangan không pha tạp thì chúng là phản sắt từ điện môi (kí hiệu AFI), còn trong các hợp chất có pha tạp bởi một lượng kim loại k iềm hoá trị hai thì chúng có tính dẫn điện kiểu kim loại và có tính sắt từ (Kí hiệu FMM) Khi pha tạp đến một nồng độ nhất định nào đó thì trạng thái FMM là chiếm ưu thế hoàn toàn Sự tồn tại của. .. La1-xCaxMnO3 -δ thiếu lantan Như đã trình bày ở những phần trên, trong vật liệu đủ lantan La1-xCaxMnO3 -δ, có bao nhiêu phần trăm lantan được thay thế thì có bấy nhiêu phần trăm ion Mn3+ chuyển thành ion Mn 4+, do đó làm thay đổi tỷ lệ giữa các ion Mn 3+ và Mn4+ Về mặt bản chất, tương quan giữa tương tác DE và SE được quy định bởi tỉ số Mn 3+ : Mn4+: - Khi tỉ số Mn3+ : Mn4+ < 4: Tương tác SE thống trị, quy định tính. .. trạng thái trung gian (IS) trong một số hợp chất có cấu trúc Perovskite 1.4 Tương tác siêu trao đổi (Super exchange - SE) Tương tác trao đổi của các ion kim loại thông qua ion trung gian nào đó là tương tác trao đổi gián tiếp Nếu ion trung gian là ion Ôxy gọi là tương tác “Siêu trao đổi Thường có ở hợp chất ôxit từ [1 1] 11 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Minh Thuý Hình 1.8: Sự xen phủ quỹ đạo và ch uyển điện ... với tính chất hấp phụ xúc tác sử dụng pin nhiên liệu Một điều đặc biệt lý thú hợp chất Perovskite vật liệu thiếu lantan Một số kết nghiên cứu cho thấy, hợp chất thiếu lantan có nhiều tính chất thay. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -o0o - NGUYỄN MINH THÚY SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT THIẾU LANTAN La0,60Ca0,30MnO3- δ Chuyên ngành: Vật lý nhiệt Mã số : 60 44 09 LUẬN VĂN THẠC SĨ... chất thiếu l antan La0,60Ca0,30MnO3- δ Trong hợp chất này, tổng số lượng Lantan Canxi nhỏ hợp thức danh định Như vậy, tỷ số Mn3+ : Mn4+ thay đổi khác v ới tỷ số hợp chất đủ l antan Từ gây nên thay