Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu perovskite nền mangan la0 7 xsmxca0 3mno3 (0 ≤ x ≤ 2 0)

LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Đăng Thành PGS TS Lê Viết Báu, người thầy dành cho tơi động viên, giúp đỡ tận tình định hướng khoa học hiệu suốt trình thực luận văn Tơi xin trân thành cảm ơn cộng tác giúp đỡ nhiệt tình NCS Đinh Chí Linh cán Phịng Vật lý vật liệu từ siêu dẫn, Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Để đạt thành công học tập hồn thành khóa học ngày nay, tơi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn tới thầy cô Khoa Kỹ thuật Công nghệ, cán Phòng Sau Đại học Ban giám hiệu Trường Đại học Hồng Đức Thanh Hóa Các thầy trang bị kiến thức khoa học tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập hoàn thiện luận văn Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 103.02-2015.06 Sau cùng, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, chia sẻ động viên bạn bè đồng nghiệp sở Khoa học Công nghệ Ninh Bình bạn học viên lớp Vật Lý chất rắn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thành viên gia đình, người tạo điều kiện giúp tơi vượt qua khó khăn sống, học tập nghiên cứu khoa học suốt quãng thời gian qua Tôi xin trân trọng cảm ơn Thanh Hóa, tháng năm 2016 Tác giả Trịnh Xuân Giáp i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn không trùng lặp với khóa luận, luận văn, luận án cơng trình nghiên cứu công bố Các số liệu sử dụng luận văn kết nghiên cứu riêng với hướng dẫn khoa học TS Trần Đăng Thành, PGS TS Lê Viết Báu giúp đỡ NCS Đinh Chí Linh Tác giả luận văn Trịnh Xuân Giáp ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU H : Biến thiên từ trường : Biến thiên entropy từ m | | max : Biến thiên entropy từ cực đại Tad : Biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt C : Nhiệt độ Curie peak : Nhiệt độ vị trí có biến thiên entropy từ cực đại : Độ rộng nửa chiều cao cực đại đường cong iii m phụ thuộc nhiệt độ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AFM FM FWHM MCE PM RCP VSM XRD : Phản sắt từ : Sắt từ : Độ rộng nửa chiều cao cực đại : Hiệu ứng từ nhiệt : Thuận từ : Khả làm lạnh : Hệ từ kế mẫu rung : Nhiễu xạ tia X iv DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐƠ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể perovskite ABO3 lý tưởng Hình 1.2 Sự tách mức lượng ion Mn3+ Hình 1.3 a) Méo mạng loại I , b) Méo mạng loại II Hình 1.4 Mơ hình tương tác siêu trao đổi Hình 1.5 Mơ hình tương tác trao đổi kép Hình 1.6 Giới thiệu hiệu ứng từ nhiệt dương Hình 1.7 Hệ đường cong từ hóa đẳng nhiệt vật liệu có MCE Hình 1.8 Độ biến thiên entropy từ số magannit có khả ứng dụng Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo mẫu Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý tượng nhiễu xạ tia X Hình 2.3 ảnh thiết bị Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý ảnh chụp hệ từ kế mẫu rung (VSM) Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La0.7Ca0,3MnO3 (x = 0.0) kết so sánh với pha tinh thể La0.6Ca0.4MnO3 thư viện tinh thể học quốc tế Hình 3.2 Giản nhiễu xạ tia X mẫu La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 (x = 0.1) kết so sánh với pha tinh thể La0.6Ca0.4MnO3 thư viện tinh thể học quốc tế Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La 0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 (x = 0.2) kết so sánh với pha tinh thể La 0.6Ca0.4MnO3 thư viện tinh thể học quốc tế Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) Hình 3.5 Các đường cong từ độ phụ thuộc nhiệt độ (a) vi phân bậc từ độ theo nhiệt độ (b) hệ mẫu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) Hình 3.6 Các đường cong từ hóa ban đầu mẫu La0.7Ca0.3MnO3 Hình 3.7 Các đường cong từ hóa ban đầu mẫu La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 Hình 3.8 Các đường cong từ hóa ban đầu mẫu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 Hình 3.9 Họ đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu La0.7Ca0.3MnO3 v Hình 3.10 Họ đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 Hình 3.11 Họ đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 Hình 3.12 Độ biến thiên entropy từ phụ thuộc nhiệt độ đo biến thiên từ trường khác mẫu La0.7Ca0.3MnO3 Hình 3.13 Độ biến thiên entropy từ phụ thuộc nhiệt độ đo biến thiên từ trường khác mẫu La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 Hình 3.14 Độ biến thiên entropy từ phụ thuộc nhiệt độ đo biến thiên từ trường khác mẫu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 Hình 3.15 Sự phụ thuộc độ biến thiên entropy từ cực đại, độ bán rộng hiệu suất làm lạnh vào biến thiên từ trường hệ mẫu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) Hình 3.16 Sự phụ thuộc độ biến thiên entropy từ cực đại hiệu suất làm lạnh vào nồng độ Sm (x) xác định biến thiên từ trường ΔH = 10 kOe Danh mục bảng Bảng 3.1 Hằng số mạng, thể tích sở bán kính ion trung bình hệ mẫu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) vi MỤC LỤC vii MỞ ĐẦU Hiệu ứng từ nhiệt (Magnetocaloric Effect - MCE) thay đổi nhiệt độ vật liệu từ có thay đổi từ trường ngồi áp đặt vào Hiệu ứng phát Warburg [18] vào năm 1881 kim loại sắt Nó đã thu hút quan tâm nghiên cứu số nhà khoa học từ đầu kỷ 19 Tuy nhiên, việc nghiên cứu MCE vật liệu từ nhiệt chi mang tính “bùng nổ” khoảng 20 năm trở lại đây, sau loạt báo công bố kết nghiên cứu khả quan MCE những thành công bước đầu việc chế tạo máy làm lạnh từ trường Số lượng báo MCE liên tục tăng theo hàm số mũ cùng với việc coi chủ đề phát triển trọng tâm Viện nghiên cứu quốc tế công nghệ làm lạnh (IIR) đã phần nói lên tầm quan trọng triển vọng phát triển vật liệu từ nhiệt [14] Việc ứng dụng vật liệu từ nhiệt máy làm lạnh có ưu điểm khơng gây nhiễm mơi trường, có khả nâng cao hiệu suất làm lạnh, tiết kiệm lượng có kích thước nhỏ gọn Bên cạnh có số hạn chế giá thành cao, hoạt động vùng biến thiên từ trường lớn vùng nhiệt độ hoạt động Do vậy, mục tiêu nghiên cứu MCE vật liệu từ nhiệt tìm loại vật liệu từ có giá thành thấp, hiệu ứng từ nhiệt lớn xảy khoảng nhiệt độ rộng biến thiên từ trường nhỏ (vì máy móc dân dụng tạo từ trường lớn) Vật liệu cấu trúc perovskite những vật liệu đáp ứng những yêu cầu với nhiều ưu điểm như: công nghệ chế tạo đơn giản, khoảng nhiệt độ làm việc rộng, dễ điều khiển nhiệt độ chuyển pha, độ ổn định hóa học cao giá thành rẻ… [15] Trong số hệ vật liệu perovskite, vật liệu perovskite manganite (La1-xMxMnO3 với M = Na, K, Ca, Sr, Ba…), hệ vật liệu quan tâm nhiều chúng hứa hẹn nhiều khả ứng dụng công nghệ làm lạnh từ trường [15] Lanthan manganite lí tưởng LaMnO3 chất điện mơi-phản sắt từ với nhiệt độ chuyển pha phản sắt từ-thuận từ TN = 140 K Khi hợp chất có dư oxi thiếu La, có thay ion có hóa trị 1, cho La có hóa trị 3, làm xuất hỗn hợp ion Mn có hóa trị khác (Mn 3+ Mn4+) cấu trúc, dẫn đến hình thành cặp tương tác sắt từ giữa ion Mn 4+ Mn3+ thông qua chế tương tác trao đổi kép, chúng trở thành hợp chất có tính sắt từ Tuy nhiên, họ hợp chất manganite thường biểu giản đồ pha từ phức tạp, giống hàm nồng độ nguyên tố cấu thành Do đó, tranh cấu trúc tính chất điện-từ lanthan manganite vơ cùng phong phú, ví dụ như: hợp chất điện môi-phản sắt từ, hợp chất điện môi-sắt từ, hợp chất kim loại-phản sắt từ, hợp chất hỗn hợp nhiều pha từ, trạng thái thủy tinh từ… Với mong muốn đóng góp thêm vào những hiểu biết chung tính chất từ hiệu ứng từ nhiệt hệ vật liệu perovskite lanthan magannite, chọn đề tài luận văn là: “Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt vật liệu perovskite mangan La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0)” Mục tiêu luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Sm lên tính chất từ, chuyển pha từ MCE hệ vật liệu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) Phương pháp nghiên cứu Luận văn thực phương pháp thực nghiệm Các mẫu vật liệu chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn, cấu trúc tinh thể nghiên cứu phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X, tính chất từ mẫu nghiên cứu thơng qua phép đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ M(T) từ độ phụ thuộc từ trường M(H) nhiệt độ khác Cấu trúc luận văn Luận văn gồm ba chương, không kể phần mở đầu, mục lục tài liệu tham khảo - Chương Tổng quan: Trình bày tổng quan số kiến thức chung liên quan đến cấu trúc tinh thể, tính chất từ hệ vật liệu perovskite - manganite MCE Chương Thực nghiệm: Trình bày tóm tắt kỹ thuật thực nghiệm đã - sử dụng trình thực luận văn Chương Kết thảo luận: Trình bày kết thực nghiệm số lời bàn luận, giải thích cho kết thu hệ vật liệu La1-xSmxMnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) 80 170 K ∆T = K M (emu/g) 60 40 20 208 K 0 10 12 H (kOe) Hình 3.7 Các đường cong từ hóa ban đầu mẫu La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 80 92 K ∆T = K M (emu/g) 60 40 20 0 130 K 10 12 H (kOe) Hình 3.8 Các đường cong từ hóa ban đầu mẫu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 33 Bản chất trình chuyển pha FM-PM mẫu nhận biết thơng qua việc phân tích số liệu M(H,T) vùng lân cận chuyển pha Các số liệu M(H,T) mẫu phân tích biểu diễn theo cách đảo trục đường cong Arrot, H/M theo M2 chi hình 3.9, 3.10, 3.11 Quan sát đường cong H/M phụ thuộc M2, thấy mẫu x = 0.1 có số đường cong H/M phụ thuộc M2 vùng PM (T > TC) có độ dốc âm Trong đó, đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu x = 0.2 hoàn toàn chi xuất độ dốc dương Theo tiêu chuẩn phân biệt loại chuyển pha Banejie [3], tập hợp đường cong H/M phụ thuộc M2 vật liệu từ đo nhiệt độ khác vùng lân cận chuyển pha có số đường biểu diễn độ dốc âm vật liệu chuyển pha loại (first-order phase transition - FOPT) Ngược lại, toàn đường cong H/M phụ thuộc M2 vật liệu có độ dốc dương vật liệu chuyển pha loại (second-order phase transition SOPT) So sách tiêu chuẩn Banejie với hình dạng những đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu nghiên cứu, nhận thấy: chuyển pha FMPM mẫu La0.7Ca0.3MnO3 La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 chuyển pha loại mẫu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 chuyển pha loại Việc xác định chuyển pha vật liệu có ý nghĩa nghiên cứu liên quan đến MCE Trong nội dung tiếp theo, chúng tơi trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ, từ trường nồng độ Sm lên thay đổi độ biến thiên entropy từ mẫu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) 34 12 276 K ∆T = K 240 K H/M (x 10 Oe.g/emu) 10 0 3 M (x 10 emu /g ) Hình 3.9 Họ đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu La0.7Ca0.3MnO3 H/M (x 102 Oe.g/emu) 208 K ∆T = K 170 K 0 M2 (x 103 emu2/g2) Hình 3.10 Họ đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 35 130 K ∆T = K H/M (x 10 Oe.g/emu) 92 K 0 3 M (x 10 emu /g ) Hình 3.11 Họ đường cong H/M phụ thuộc M2 mẫu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 3.3 Hiệu ứng từ nhiệt hệ vật liệu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) Như đã trình bày nội dung chương 1, hiệu ứng từ nhiệt MCE tính chất nội vật liệu từ Cho đến nay, có số phương pháp nghiên cứu MCE đã áp dụng Với điều kiện có trang thiết bị, việc sử dụng số liệu M(H) để nghiên cứu MCE phù hợp với Theo hệ thức Maxwell, biến thiên entropy từ vật liệu từ xác định sau: H  ∂M (T , H )  ∆S m (T , H ) = ∫  ÷ dH ∂ T H  (3.1) đó, giá trị H biến đổi từ trường (ΔH) từ đến H áp đặt lên mẫu đo 36 Các hình 3.12 - 3.14 tình bày thay đổi theo nhiệt độ từ trường biến thiên entropy từ tính tốn mẫu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 với x = (hình 3.12), x = 0.1 (hình 3.13) x = 0.2 (hình 3.14) Chúng ta dễ dàng nhận ra, ba mẫu nghiên cứu có biến thiên entropy từ âm Giá trị tuyệt đối biến thiên entropy từ tăng biến thiên từ trường ΔH tăng Với giá trị biến thiên từ trường ΔH, đường cong -ΔSm(T) xuất giá trị cực đại xảy lân cận nhiệt độ chuyển pha TC, giá trị biến thiên entropy từ cực đại (|ΔSmax|) Nhiệt độ xảy ΔSmax hai mẫu x = 0.1 dịch dần phía nhiệt độ cao ΔH tăng Trong đó, hầu khơng thay đổi trường hợp x = 0.2 Đây dấu hiệu sử dụng để phân biệt giữa vật liệu FOPT SOPT Kết lần nữa khẳng định hai mẫu x = 0.1 FOPT, mẫu x = 0.2 SOPT kOe kOe kOe kOe kOe kOe 10 kOe m -1 -1 -∆S (J.kg K ) 240 250 260 270 280 T (K) Hình 3.12 Độ biến thiên entropy từ phụ thuộc nhiệt độ đo biến thiên từ trường khác mẫu La0.7Ca0.3MnO3 37 4 kOe kOe kOe kOe kOe kOe 10 kOe -1 -1 -∆S (J.kg K ) m 175 182 189 196 203 T (K) Hình 3.13 Độ biến thiên entropy từ phụ thuộc nhiệt độ đo biến thiên từ trường khác mẫu La0.6Sm0.1Ca0.3MnO3 kOe kOe kOe kOe kOe kOe 10 kOe m -1 -1 -∆S (J.kg K ) 85 102 119 136 T (K) Hình 3.14 Độ biến thiên entropy từ phụ thuộc nhiệt độ đo biến thiên từ trường khác mẫu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 Để thuận tiện việc so sánh MCE giữa mẫu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 với nồng độ Sm khác nhau, biểu diễn thay đổi biến thiên entropy từ cực đại |ΔSmax| theo biến thiên từ trường ΔH đã trình 38 bày hình 3.15(a) Một điều dễ nhận giá trị |ΔSmax| giảm dần nồng độ Sm tăng lên Với ΔH = 10 kOe, |ΔSmax| mẫu x = 0, 0.1 0.2 đã xác định tương ứng 4.92, 3.46 1.89 J/kg.K Các kết cao so với kết đã công bố hợp chất tương tự [15],[9] Chúng nhấn mạnh rằng: giá trị |ΔSmax| lớn vật liệu La0.67Ca0.33MnO3 công bố J/kg∙K từ trường biến thiên ΔH = 10 kOe [9] Trong đó, kết mà thu cho mẫu x = 4.92 J/kg∙K cùng giá trị từ trường Kết cho thấy mẫu chúng tơi chế tạo có chất lượng tốt, độ đồng cao Để giải thích cho việc thu giá trị biến thiên entropy từ lớn, cùng xem lại biểu thức Maxwell (3.1) Từ biểu thức 3.1 cho thấy, hai điều kiện cần thiết để có giá trị biến thiên entropy từ lớn từ độ M độ dốc trình chuyển pha ∂M/∂T Điều có nghĩa vật liệu từ muốn có biến thiên entropy từ lớn giá trị từ độ M vật liệu phải lớn chuyển pha từ phải sắc nét Một số vật liệu FOPT đã đáp ứng hai điều kiện nên giá trị biến thiên entropy từ chúng cao (đã coi vật liệu MCE khổng lồ: giant MCE) [5], có vật liệu La 0.7Ca0.3MnO3 [15],[9] Tuy nhiên, vật liệu FOPT ln có nhược điểm đã trình bày nội dung chương Do chúng gặp nhiều hạn chế nghiên cứu định hướng ứng dụng Khi nghiên cứu MCE, độ lớn |ΔSmax|, người ta quan tâm đến tham số khác, hiệu suất làm lạnh, RCP (relative cooling power-RCP) RCP vật liệu MCE tham số bao hàm đóng góp độ lớn |ΔSmax| độ rộng vùng nhiệt độ hoạt động (liên quan đến độ rộng vùng chuyển pha từ) vật liệu MCE (δTTFWHM) Trong đó, δTTFWHM định nghĩa độ rộng nửa chiều cao cực đại đường cong -ΔSm(T) Theo đó, RCP vật liệu MCE dễ dàng xác định thông qua biểu thức: RCP = |ΔSmax| × δTTFWHM 39 (3.2) Từ hình 3.12 3.13, nhận thấy δTTFWHM hai mẫu x = 0.1 nhỏ, chi khoảng chục Kelvin, chúng vật liệu FOPT Trong δTTFWHM mẫu x = 0.2 (hình 3.14) lớn, cỡ vài chục Kelvin Hình 3.15(b) trình bày thay đổi δTTFWHM mẫu từ trường biến thiên khác Chúng ta dễ dàng nhận ra, độ lớn δTTFWHM mẫu x = thấp nhất, δTTFWHM = 8.5 K giá trị ΔH = 10 kOe Giá trị δTTFWHM tăng lên phần La thay Sm (δTTFWHM = 13 K cho x = 0.1 48 K cho x = 0.2 cùng ΔH = 10 kOe) Việc mở rộng vùng chuyển pha FM-PM mẫu x = 0.2 chuyển pha FM-PM mẫu SOPT Kết giúp cho vật liệu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 trở nên hữu ích thuận tiện ứng dụng làm lạnh từ trường Hình 3.15c trình bày thay đổi RCP theo biến thiên từ trường ΔH xác định cho mẫu với nồng độ Sm khác Mặc dù mẫu x = có giá trị |ΔSmax| cao vùng chuyển pha FM-PM hẹp nên giá trị RCP mẫu thấp (RCP = 41.82 J/kg ΔH = 10 kOe) Trong đó, mẫu x = 0.2 có giá trị |ΔSmax| thấp có vùng chuyển pha rộng nên giá trị RCP thu lớn (RCP = 81.5 J/kg ΔH = 10 kOe) Giá trị RCP = 81.5 J/kg ΔH = 10 kOe lớn đáng kể so với hầu hết vật liệu perovskite manganite [15] Gd kim loại (RCP = 64.3 J/kg ΔH = 10 kOe) [19] -∆S FWHM δT 10 ∆H (kOe) 80 0.2 30 (b) x = 0.0 x = 0.1 x = 0.2 20 10 100 (c) 60 40 20 10 10 ∆H (kOe) ∆H (kOe) 40 -1 0.1 40 (K) -1 max -1 (a) 0.0 RCP (J.kg ) (J.kg K ) 50 x = 0.0 x = 0.1 x = 0.2 Hình 3.15 Sự phụ thuộc độ biến thiên entropy từ cực đại, độ bán rộng hiệu suất làm lạnh vào biến thiên từ trường hệ mẫu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2.0) 100 60 -1 -1 80 -∆S 40 ∆S max 0.05 20 ∆H = 10 kOe 0.1 x (Sm) -1 max RCP (J.kg ) (J.kg K ) RCP 0.15 0.2 Hình 3.16 Sự phụ thuộc độ biến thiên entropy từ cực đại hiệu suất làm lạnh vào nồng độ Sm (x) xác định biến thiên từ trường ΔH = 10 kOe Cuối cùng, chúng tơi muốn đưa nhìn tổng quát ảnh hưởng nồng độ Sm (x) lên MCE hệ vật liệu La0.7-xSmxCa0.3MnO3 Hình 3.16 trình bày ảnh hưởng nồng độ Sm (x) lên |ΔSmax| RCP xác định từ trường biến thiên ΔH = 10 kOe Mặc dù giá trị |ΔSmax| gần giảm tuyến tính nồng độ Sm tăng lên Nhưng RCP chúng tăng lên đáng kể, đặc biệt với mẫu x = 0.2 Kết giúp vật liệu La0.5Sm0.2Ca0.3MnO3 trở nên thuận tiện hữu ích nghiên cứu ứng dụng làm lạnh từ trường vùng nhiệt độ thấp 41 KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài, từ khâu chế tạo vật liệu, thực phép đo, phân tích số liệu đến thảo luận giải thích kết quả, chúng tơi rút số kết luận sau : Đã chế tạo thành công hệ vật liệu perovskite manganite La 0.7SmxCa0.3MnO3 (với x = 0, 0.1 0.2) phương pháp phản ứng pha rắn x Các mẫu chế tạo đơn pha tinh thể, độ kết tinh cao, chất lượng tốt có cấu trúc tinh thể thuộc hệ trực thoi (Orthorhombic), nhóm đối xứng khơng gian Pnma Khi phần La thay Sm, số mạng thể tích mạng giảm dần Q trình chuyển pha từ vật liệu đã nghiên cứu cẩn thận thơng qua kỹ thuật đo phân tích số liệu M(T) M(H) vùng nhiệt độ lân cận chuyển pha FM-PM Việc thay phần La Sm cấu trúc làm suy giảm nhiệt độ chuyển pha FM-PM Đồng thời làm thay đổi chất chuyển pha FM-PM vật liệu Vật liệu FOPT x ≤ 0.1, SOPT x = 0.2 Đã quan sát thấy hiệu ứng từ nhiệt mẫu vật liệu La 0.7SmxCa0.3MnO3 (x = 0, 0.1, 0.2) biến thiên từ trường ΔH = 4-10 kOe x Trong đó, mẫu x = biểu hiệu ứng từ nhiệt lớn với |ΔSmax| = 4.92 J/kg.K ΔH = 10 kOe Khi nồng độ Sm tăng lên, giá trị |ΔSmax| giảm dần Nhưng vật liệu chuyển sang SOPT (x = 0.2), độ rộng vùng chuyển pha mở rông đáng kể Kết RCP thu cao (RCP = 81.5 J/kg ΔH = 10 kOe), giúp cho vật liệu trở thành đối tượng sáng giá ứng dụng làm lạnh từ trường 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Nguyễn Hữu Ðức (2015), Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt lớn số hợp kim Heusler nguội nhanh, Luận án tiến sĩ Vật lý, Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Ngô Đức Thế, Nguyễn Châu, Nguyễn Đức Thọ, Dương Thị Hạnh, Nguyễn Quang Hịa, Cao Xn Hữu, Hồng Đức Anh (2005), Hiệu ứng từ nhiệt lớn perovskite, hợp kim intermetalic hợp kim vơ định hình sở finemet, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ VI, Hà Nội, 2005 Tiếng Anh Banerjee S K., “On a generalised approach to first and second order magnetic transitions,” Phys Lett., vol 12, pp 16, 1964 Elibio Dagotto, Takashi Hotta, Adriana Moreo, “Collosa Magnetoresistance material: the key role of phase separation”, Physics reports 334 (2001), pp, 18-93 Franco V., Blazquez J.S., Ingale B., and Conde A., Annu Rev Mater Res 42, 305 (2012) Guo Z.B., Du Y.W., Zhu J.S., Huang H., Ding W.P., Feng D., Phys Rev Lett 78 (1997) 1142 Guo Z.B., Zhang J.R., Huang H., Ding W.P., Du Y.W., Appl Phys Lett 70 (1996) 904 Hou D.L., Bai Y., Xu J., Tang G.D., Nie X.F., J Alloys Compd 384 (2004) 62 Hueso L E., Sande P., Miguens D R., Rivas J., Rivadulla F., and L opez-Quintela M A (2002), “Tuning of the magnetocaloric effect in La0.67Ca0.33MnO3-δ nanoparticles synthesized by sol-gel techniques”, J Appl Phys., vol 91, pp 9943 10 Im H S., Chon G B., Sang Lee M., Koo B H., Lee C G., and Jung M H (2007), “Preparation and characterization of La0.7AE0.3MnO3 (AE 43 = Ca, Sr, Ba): Perovskite structured manganites”, J Magn Magn Mater vol 310, pp 2668 11 Lin G.C., Wei Q., Zhang J.X, J Magn Magn Mater 300 (2006) 392 12 Li S., Yuan Z., Lu Y., Liu M., Huang Z., Zhang F., Du Y (2006), “Effect of annealing on the magnetic entropy change of CoMnSb alloy”,Materials Science and Engineering A, 428, 332 13 Morrison K., Moore J D., Sandeman K G., Caplin A D Cohen L F (2009), “Capturing first-and second-order behavior in magnetocaloric CoMnSi0,92Ge0,08”, Physical Review B, 79, 134408 14 Min L., Yu B (2009),“Development of magnetocaloric materials in room temperature magnetic refrigeration application in recent six years”, Journal of Cent South Univ Technol 16, 001 15 Phan M H., and Yu S C., "Review of the magnetocaloric effect in manganite materials", J Magn Magn Mater vol 308, pp 325-340, 2007 16 Pecharsky V.K., Gschneidner K.A., Tsokol A.O, Rep Prog Phys 68 (2005) 1479 17 Tishin A M., Spichkin Y I (2003), “The magnetocaloric Effect and its Applications”, Institute of Physics Publishing 18 Warburg E., Ann Phys 13 (1881) 141 19 Wang D., Han Z., Cao Q., Huang S., Zhang J., Du Y (2005), “The reduced Curie temperature and magnetic entropy changes in Gd1−x Inx alloys,”J Alloys Comp., vol 396, pp 22–24 20 Zhang L., Bruc E., Tegus O., Buschow K H J (2003), “The crystallographic phases and magnetic properties of Fe2MnSi1-xGex”, Physical B: Condenced Matter, 328 (4), 295 44 45 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Tran Dang Thanh, Trinh Xuan Giap, Dinh Chi Linh and Seong Cho Yu, “First x to Second Order Phase Transformation in La0.7- SmxCa0.3MnO3 Compounds”, The 4thInternational Conference of Asian Union of Magnetics Societies - IcAUMS 2016,August 1-5, 2016 46 ... mẫu La0. 7- xSmxCa0. 3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2. 0) x a (Å) b (Å) c (Å) V (Å3) (Å) 0.0 5.4558 7. 7 070 5.4 623 22 9.68 1. 076 4 0.1 5.4539 7. 6 979 5.4551 22 9. 02 1.0690 0 .2 5.4459 7. 6 920 5.4530 22 8. 42 1.0616 3 .2. .. từ độ phụ thuộc từ trường M(H), ta nghiên cứu tính chất từ hiệu ứng từ nhiệt vật liệu 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc trưng cấu trúc vật liệu La0. 7- xSmxCa0. 3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2. 0) Hệ vật liệu. .. ứng từ nhiệt hệ vật liệu perovskite lanthan magannite, chọn đề tài luận văn là: ? ?Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt vật liệu perovskite mangan La0. 7- xSmxCa0. 3MnO3 (0 ≤ x ≤ 2. 0)? ?? Mục tiêu luận văn Nghiên