DSpace at VNU: Một số tính toán về hiệu ứng điện - từ trong hệ vật liệu tổ hợp chứa sắt điện cấu trúc micro-nano

Một số tính tốn hiệu ứng điện - từ hệ vật liệu tổ hợp chứa sắt điện cấu trúc micronano Quách Duy Trường Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật liệu linh kiện nano Người hướng dẫn: TS Phạm Đức Thắng Năm bảo vệ: 2010 Abstract: Trình bày nghiên cứu lý thuyết, mục đích xây dựng mơ hình tính tốn tính chất vật liệu multiferroics tổ hợp, tìm phụ thuộc tính chất vào thơng số như: tính chất pha riêng rẽ, tỉ phần pha vật liệu tổ hợp, tác động trường tần số từ trường, cường độ từ trường Keywords: Hiệu ứng điện từ; Sắt điện; Vật liệu Nano; Vật liệu tổ hợp Content MỞ ĐẦU Tính chất điện - từ hiệu ứng nội số hệ vật liệu multiferoics đơn pha tự nhiên, quan sát thấy nhiệt độ thấp Tính chất ý nghiên cứu thời gian gần ứng dụng tiềm lưu trữ thông tin, điện tử học spin, nhớ đa trạng thái Mặc dù có nhiều hợp chất khác nghiên cứu rộng rãi tính chất điện - từ, nhiên phẩm chất chúng khơng cao, điều làm cản trở ứng dụng chúng Thực tế nghiên cứu cho thấy, vật liệu multiferoics dạng tổ hợp có phẩm chất tốt nhiều so với vật liệu multiferoics đơn pha Ngoài với thiết kế linh hoạt hơn, vật liệu multiferroic tổ hợp thực cách kết hợp chất áp điện từ trường với thu hút quan tâm đáng kể năm gần tính đa chức chúng, tương tác liên kết chất áp điện từ tính tạo hiệu ứng điện - từ lớn (hơn vài bậc so với hiệu ứng vật liệu đơn pha) nhiệt độ phòng Các vật liệu tổ hợp có tiềm ứng dụng thiết bị đa chức đầu dò điện - từ, thiết bị truyền động cảm biến Hiệu ứng điện - từ tượng xuất phân cực điện đặt từ trường hay từ hóa đặt điện trường Hiệu ứng điện - từ ME kết hiệu ứng từ giảo pha từ giảo hiệu ứng áp điện pha áp điện vật liệu tổ hợp Đây tượng điện từ kết hợp thông qua tương tác đàn hồi Nghĩa là, vật liệu tổ hợp đặt từ trường, hình dạng pha từ giảo thay đổi, biến dạng chuyển sang pha áp điện, dẫn đến phân cực điện Vì vậy, hiệu ứng điện – từ vật liệu tổ hợp hiệu ứng ngoài, phụ thuộc vào vi cấu trúc tương tác bề mặt pha từ giảo - áp điện Tính chất pha riêng rẽ tỉ phần pha hỗn hợp định đến tính chất chung vật liệu tổ hợp Ngoài yếu tố khác ảnh hưởng đến tính chất vật liệu tổ hợp qui trình, phương pháp chế tạo vật liệu Mỗi vật liệu thành phần khác có tính chất đặc trưng khác Q trình tổng hợp vật liệu thành phần có nhiều thơng số đặc trưng khác Do tính chất vật liệu multiferroics tổ hợp chế tạo phụ thuộc vào nhiều tham số Do vậy, ta phải nhiều thời gian muốn tìm cấu hình, phương pháp chế tạo tối ưu thực nghiệm Với mục đích hỗ trợ cho q trình nghiên cứu thực nghiệm, rút ngắn thời gian khối lượng công việc, phát triển hướng nghiên cứu lý thuyết, mục đích xây dựng mơ hình tính tốn tính chất vật liệu multiferroics tổ hợp, tìm phụ thuộc tính chất vào thơng số như: tính chất pha riêng rẽ, tỉ phần pha vật liệu tổ hợp, tác động trường tần số từ trường, cường độ từ trường v.v Với định hướng nghiên cứu vậy, khóa luận gồm có ba chương sau:  Chương I: tổng quan vật liệu multiferroics tổ hợp  Chương II: tính tốn lý thuyết  Chương III: áp dụng kết tính tốn cho số hệ vật liệu so sánh với kết thực nghiệm Cuối phần kết luận, tổng hợp kết định hướng nghiên cứu References TIẾNG VIỆT Lê Khắc Quynh, luận án thạc sĩ, trường ĐH SPHN2, 2008 TIẾNG ANH en.wikipedia.org/multiferroics I.A.Luk’yanchuk, Daoud Mezzane (ed), Smart materials for energy, communication and security, Springer, 2007, 4-7 Ce-Wen Nana, M I Bichurin, Shuxiang Dong and D Viehland, G Srinivasan, Multiferroic magnetoelectric composites: Historical perspective, status, and future directions, J.Appl.Phys, Vol 103, (2008) 031101 en.wikipedia.org/wiki/Perovskite K.M Rabe, C.H Ahn, J.M Triscone (Eds.), Physics of Ferroelectric, A modern perspective, Springer, 10 Williams D.Callister Jr, Materials Science and Engineering, An Introduction, 7th ed, Wiley & Sons, 712 A.J.Moulson, J.M.Herbert, Electroceramics Materials, Properties and Applications, Wiley & Sons, 73 A.Safari, R.K Panda, V.F Janas, Ferroelectric Ceramics: Processing, Properties, Application, Rutgers University, USA 10 Nellya N Rogachewa, The theory of Piezoelectric shells and plates, CRC Press, 1994, 11 S.O Reza Moheimani, Andrew J.Fleming, Piezoelectric Transducer for Vibration control and damping, Springer, 14 12 D.T Huong Giang, N.H Duc, Magnetoelectric sensor for microtesla magnetic-fields basedon (Fe80Co20)78Si12B10/PZT laminates, Sensors and Actuators A 149, 229–232 (2009) 13 A.Bayrashev, W P Robbins, B.Ziaie, Low frequency wireless powering of microsystem using piezoelectric – magnetostrictive laminate composite, Sensor and Actuator A 114 (2004) 244-249 14 M.I.Bichurin, V.M.Petrov, G.Srinivasan, Theory of low – frequency magnetoelectric effects in ferromagnetic – ferroelectric layered composites, J.Appl.Phys Vol.92, Num.12 (2002) 7681 15 V M Petrov, G Srinivasan, M I Bichurin, T A Galkina, Theory of magnetoelectric effect for bending modes in magnetostrictive-piezoelectric bilayers, J.Appl.Phys, 105, 063911 (2009) 16 G.Srinivasan, C.P.DeVreugd, R.Hayes, M.I.Bichurin, V.M.Petrov, Magnetoelectric effects in ferromagnetic/piezoelectric multilayer composites 17 M.I.Bichurin, V.M.Petrov, Theory of low – frequency magnetoelectric coupling in magnetostrictive – piezoelectric bilayers, Phys.Rev B 68, 054402 (2003) 18 M.I.Bichurin, V.M.Petrov, G.Srinivasan, Theory of low – frequency magnetoelectric effects in ferromagnetic – ferroelectric layered composites, J.Appl.Phys Vol.92, Num.12 (2002) 7681 19 M I Bichurin and V M Petrov, Theory of low-frequency magnetoelectric effects in ferromagnetic-ferroelectric layered composites, Journal of Applied Physics, Vol 92, Number 12 20 D.Wu, W.Gong, H.Deng, M.Li, Magnetoelectric composite ceramics of nickel ferrite and lead zirconate titanate via in situ processing, J.Phys.D, Appl Phys 40 (2007) 5002 21 N.Cai, C.W Nan, J.Zhai, Y.Lin, Large high-frequency magnetoelectric response in laminated composites of piezoelectric ceramics, rare-earth iron alloys and polymer, Appl.Phys.Lett 84 (2004) 3516 22 Zhou et al, Dielectric, magnetic, and magnetoelectric properties of laminated PbZr0.52Ti0.48O3 /CoFe2O4 composite ceramics, J Appl Phys 100, 094106 (2006) 23 U Laletsin et al, Frequency dependence of magnetoelectric interactions in layered structures of ferromagnetic alloys and piezoelectric oxides, Appl Phys A 78, 33–36 (2004) 24 C.Popov, H Chang, P.M Record, E Abraham, R.W Whatmore, Z Huang, Direct and converse magnetoelectric effect at resonant frequency in laminar piezoelectricmagnetostrictive composite, J.Electroceramics, 20 (2008) 53-58 25 G Srinivasan, E T Rasmussen, J Gallegos, R Srinivasan, Yu I Bokhan, V M Laletin, Magnetoelectric bilayer and multilayer structures of magnetostrictive and piezoelectric oxides, Phys.Rev.B 64 214408 26 G.P.McKnight, G.P.Carman, Large Magnetostriction in Terfenol-D Particulate Composites with Preferred 112] Orientation, Proceedings of SPIE Vol 4333 (2001) 178 27 J.G.Wan,J.M Liu, H.L.W.Chand, C.L.Choy, G.H.Wang, C.W.Nan, Giant magnetoelectric effect of a hybrid of magnetostrictive and piezoelectric composites, J.Appl.Phys, Vol.93, Num.12 (2003) 9916 ...pha từ giảo hiệu ứng áp điện pha áp điện vật liệu tổ hợp Đây tượng điện từ kết hợp thông qua tương tác đàn hồi Nghĩa là, vật liệu tổ hợp đặt từ trường, hình dạng pha từ giảo thay đổi,... chuyển sang pha áp điện, dẫn đến phân cực điện Vì vậy, hiệu ứng điện – từ vật liệu tổ hợp hiệu ứng ngoài, phụ thuộc vào vi cấu trúc tương tác bề mặt pha từ giảo - áp điện Tính chất pha riêng... pha hỗn hợp định đến tính chất chung vật liệu tổ hợp Ngoài yếu tố khác ảnh hưởng đến tính chất vật liệu tổ hợp qui trình, phương pháp chế tạo vật liệu Mỗi vật liệu thành phần khác có tính chất