KHẢO SÁT CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CẤU TRÚC TỪ TÍNH CỦA HỢP CHẤT BaTi1-XMnXO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ NƠTRON

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Võ Đức Bổng KHẢO SÁT CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CẤU TRÚC TỪ TÍNH CỦA HỢP CHẤT BaTi 1-XMn XO BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ NƠTRON LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Võ Đức Bổng KHẢO SÁT CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CẤU TRÚC TỪ TÍNH CỦA HỢP CHẤT BaTi 1-XMn XO BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ NƠTRON Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG NGỌC TOÀN Thành phố Hồ Chí Minh – 2016 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn TS Đặng Ngọc Toàn Các số liệu kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình khoa học khác Tác giả Võ Đức Bổng Lời cảm ơn Trong trình thực luận văn, học viên nhận nhiều giúp đỡ Học viên xin chân thành gửi lời cảm ơn tới: - TS Đặng Ngọc Toàn – Thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn Thầy nhiệt tình hướng dẫn, đưa lời khuyên, ý tưởng thực cho luận văn chỉnh sửa để luận văn hoàn thành - TS Trần Tuấn Anh – Thầy nhiệt tình hướng dẫn góp ý cho luận văn - Phòng thí nghiệm vật lý nơtron – Viện liên hiệp nghiên cứu hạt nhân Dubna – Liên Bang Nga giúp đỡ đo đạc số liệu nhiễu xạ nơtron - Quý Thầy Cô hội đồng khoa học dành thời gian đọc góp ý để luận văn hoàn chỉnh - Quý Thầy Cô khoa Vật lý – Trường ĐH Sư phạm Tp.HCM giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho học viên từ bậc đại học đến - Bạn bè gia đình động viên, tạo điều kiện giúp đỡ học viên suốt trình thực luận văn Hồ Chí Minh, Ngày tháng năm 2016 Tác giả Võ Đức Bổng Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Chữ viết tắt Tiếng Việt DRAM Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động MRAMs Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính FeRAMs Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sở vật liệu sắt điện BTO Vật liệu BaTiO không pha tạp Mn BTMO Vật liệu BaTiO có pha tạp Mn Danh mục hình vẽ đồ thị STT Hình Nội dung 1.1 1.2 1.3 Mô hình cấu trúc từ xoắn 1.4 Mô hình thay đổi cấu trúc BaNiF 1.5 Mô hình cấu trúc perovskite lý tưởng 10 1.6 Cấu trúc hợp chất BTO 12 1.7 1.8 2.1 10 2.2 Vật liệu multiferroics mang hai tính chất: tính sắt điện tính sắt từ Mô hình mật độ điện tích hợp chất multiferroics BiFeO Sự đổi hướng phân cực BTO thay đổi Trang hướng trường 13 Sự thay đổi cấu trúc BTO theo nhiệt độ 14 Sự ảnh hưởng nhiệt độ máy điều tiết bước sóng nơtron 17 Sơ đồ nhiễu xạ nơtron 18 Sơ đồ minh họa khác biệt quãng đường 11 19 2.3 mặt phẳng mạng liên tiếp 12 2.4 Hình cầu Ewald mạng nghịch 21 13 2.5 Hình cầu Ewald nhiễu xạ bột 22 14 2.6 Các hình nón Debye - Scherrer kết nhiễu xạ 22 Sơ đồ minh họa dạng khác cấu trúc từ 15 2.7 tính mảng chiều xếp nguyên 24 tử 16 2.8 Cấu trúc từ tính MnO 25 17 2.9 Sơ đồ minh họa nhiễu xạ từ tính 26 18 2.10 Sơ đồ nhiễu xạ bột hợp chất 𝐴𝐴𝐴𝐴2 𝑀𝑀𝑀𝑀 cấu trúc 27 19 2.11 20 2.12 21 2.13 Cấu trúc kênh nhiễu xạ DN-12 31 22 2.14 Mặt cắt dọc phận DN-12 32 23 2.15 Detector buồng áp suất cao 32 24 2.16 Cấu tạo buồng áp suất cao 33 25 3.1 Sơ đồ chế tạo mẫu phương pháp gốm 37 26 3.2 27 3.3 từ tính Sơ đồ thí nghiệm theo phương pháp thời gian bay (TOF method) Cấu trúc hệ thống nhiễu xạ theo phương pháp thời gian bay Mô hình cấu trúc pha tứ giác (nhóm không gian P4mm) hợp chất BTO Giản đồ nhiễu xạ nơtron mẫu BTMO (0 ≤ x ≤ 0,12) 28 29 39 40 nhiệt độ phòng xử lý theo phương pháp Rietveld 28 3.4 29 3.5 Sơ đồ mức lượng trường hợp iôn kim loại chuyển tiếp có mức d trống mức d không trống Mô hình cấu trúc 6H – lục giác BTMO 43 45 Nhiễu xạ nơtron mẫu BTMO (0,12 ≤ x ≤ 0,5) 30 3.6 nhiệt độ phòng xử lý theo phương pháp 48 Rietveld 31 3.7 32 3.8 33 3.9 34 3.10 Mô hình cấu trúc pha 12R – mặt thoi BTMO Sự phụ thuộc tỉ lệ pha vào nồng độ pha tạp Mn BTMO Sự phụ thuộc vào nhiệt độ thông số mạng thể tích ô mạng hợp chất BaTi0,99 Mn0,01 O Nhiễu xạ nơtron mẫu BaTi0,5 Mn0,5 O nhiệt độ thấp xử lý theo phương pháp Rietveld 51 52 53 56 Danh mục bảng STT Bảng 2.1 Nội dung Trang Các tính chất nơtron 16 Thông số kênh nhiễu xạ DN-12 vào năm 1995 năm 2.2 1997 33 Thông số cấu trúc độ dài liên kết hợp chất 3.1 BaTi0,99 Mn0,01 O nhiệt độ phòng 41 Các thông số cấu trúc mạng độ dài liên kết 3.2 pha 6H – lục giác BaTi0,9 Mn0,1 O nhiệt độ 44 phòng Các thông số cấu trúc mạng dộ dài liên kết 3.3 pha 12R – mặt thoi BaTi0.7 Mn0.3 O nhiệt độ phòng 49 Mục lục Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ đồ thị Danh mục bảng Mục lục Mở đầu Chương 1.Tổng quan 1.1 Lịch sử phát triển vật liệu multiferroics 1.2 Tính chất sắt điện sắt từ tồn vật liệu multiferroics 1.3 Phân loại vật liệu multiferroics 1.4 Tính chất hợp chất perovskite ABO 10 1.5 Tính chất hợp chất BaTiO 12 1.6 Tính chất hợp chất BaTiO pha tạp Mn 14 Chương 2.Nhiễu xạ nơtron kênh nhiễu xạ DN-12 16 2.1 Phương pháp nhiễu xạ nơtron 16 2.1.1 Nơtron nhiễu xạ 16 2.1.2 Sơ lược lý thuyết nhiễu xạ nơtron 18 2.1.3 Nhiễu xạ từ tính 23 2.1.3.1 Cấu trúc từ tính vật liệu 23 2.1.3.2 Nhiễu xạ từ tính với nơtron 25 2.2 Nhiễu xạ nơtron theo phương pháp thời gian bay (TOF method) 27 2.3 Cấu tạo kênh nhiễu xạ DN-12 30 2.4 Phương pháp xử lý số liệu (Phương pháp Rietveld) 34 Chương 3.Kết 37 data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Võ Đức Bổng KHẢO SÁT CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CẤU TRÚC TỪ TÍNH CỦA HỢP CHẤT BaTi 1-XMn XO BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ NƠTRON Chuyên ngành:... thuyết nhiễu xạ nơtron 18 2.1.3 Nhiễu xạ từ tính 23 2.1.3.1 Cấu trúc từ tính vật liệu 23 2.1.3.2 Nhiễu xạ từ tính với nơtron 25 2.2 Nhiễu xạ nơtron theo phương pháp. .. kết nhiễu xạ 22 Sơ đồ minh họa dạng khác cấu trúc từ 15 2.7 tính mảng chiều xếp nguyên 24 tử 16 2.8 Cấu trúc từ tính MnO 25 17 2.9 Sơ đồ minh họa nhiễu xạ từ tính 26 18 2.10 Sơ đồ nhiễu xạ bột hợp