Nghiên cứu tính chất của hợp chất la2 3pb1 3mno3 khi thay thế 10% hàm lượng zn vào vị trí mn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN Mai Thị Ngọc Hiển NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT La2/3Pb1/3MnO3 KHI THAY THẾ 10% HÀM LƯỢNG Zn VÀO VỊ TRÍ Mn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN Mai Thị Ngọc Hiển NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT La2/3Pb1/3MnO3 KHI THAY THẾ 10% HÀM LƯỢNG Zn VÀO VỊ TRÍ Mn Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: (Chương trình đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: HDC: TS VŨ VĂN KHẢI HDP: GS.TS NGUYỄN HUY SINH Hà Nội 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Huy Sinh, TS Vũ Văn Khải - hai Thầy tận tình giúp đỡ em suốt thời gian làm luận văn Cảm ơn Thầy giúp em lựa chọn đề tài, cung cấp thông tin, bảo nhiệt tình giảng giải cho em suốt trình nghiên cứu đề tài Em xin chân thành biết ơn dạy dỗ thầy cô Khoa Vật lý, đặc biệt thầy cô Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp - Truờng Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN Trong suốt thời gian qua, thầy truyền đạt, dạy cho em kiến thức cần thiết bổ ích giúp em nâng cao tri thức chun mơn, có đủ tri thức hồn thành luận văn Cuối cùng, cho em đuợc gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, nguời thân yêu, bạn bè - nguời bên cạnh động viên, cổ vũ em suốt thời gian thực luận văn MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG - NHỮNG ĐẶC ĐIỂM QUAN TRỌNG CỦA VẬT LIỆU PEROVSKITE LaMnO3 1.1 Cấu trúc lý tưởng vật liệu perovskite manganite LaMnO3 1.2 Sự tách mức lượng trật tự quỹ đạo trường tinh thể bát diện 1.3 Các tượng méo mạng perovskite manganite 1.4 Các tương tác vi mô hợp chất perovskite manganite LaMnO3 1.4.1 Tương tác siêu trao đổi (Super exchange - SE) .9 1.4.2 Tương tác trao đổi kép (Double exchange - DE) 12 1.5 Các cấu trúc từ vật liệu .14 1.6 Tính chất điện hợp chất perovskite manganite 16 1.7 Hiệu ứng từ trở 18 1.8 Một số trạng thái đặc biệt vật liệu perovskite manganite 19 1.9 Ảnh hưởng thay số kim loại chuyển tiếp lên tính chất vật liệu perovskite manganite La2/3Pb1/3MnO3 20 CHƯƠNG - THỰC NGHIỆM 23 2.1 Chế tạo mẫu phương pháp phản ứng pha rắn 23 2.2 Phép đo SEM EDS .24 2.3 Xác định cấu trúc tinh thể mẫu 27 2.4 Đo điện trở từ trở 29 2.5 Đo từ độ phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) .33 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Quy trình chế tạo mẫu La2/3Pb1/3Mno,9Zn0,1O3 36 3.2 Phổ tán sắc lượng EDS mẫu La^Pb^M^ 9Zn0 37 3.3 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 39 3.4 Nghiên cứu cấu trúc tinh thể mẫu .39 3.5 Tính chất điện mẫu nghiên cứu 42 3.5.1 Khảo sát đường cong điện trở phụ thuộc nhiệt độ - R(T) 42 3.5.2 Khảo sát đường cong điện trở phương pháp khớp hàm .46 3.6 Nghiên cứu tính chất từ mẫu .51 3.6.1 Hiệu ứng từ trở 51 3.6.2 Khảo sát đường cong ZFC FC 52 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 So sánh phần trăm nguyên tố thu đuợc mẫu chế tạo từ phép đo EDS với số liệu thu đuợc từ tính tốn theo cơng thức danh định 38 Bảng 3.2 Cấu trúc tinh thể, giá trị số mạng, thể tích ô sở, thừa số dung hạn mẫu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 so với mẫu không pha tạp La2/3Pb1/3MnO3 41 Bảng 3.3 Giá trị nhiệt độ chuyển pha TP TCO mẫu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 so với mẫu không pha tạp La2/3Pb1/3MnO3 45 Bảng 3.4 Giá trị điện trở R0, hệ số a biểu thức R(T) mẫu nghiên vùng (220 < T < TP) 48 Bảng 3.5 Giá mẫu 50 Bảng 3.6 Giá trị nhiệt độ chuyển pha T C mẫu nghiên cứu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 so với mẫu không pha tạp La2/3Pb1/3MnO3 53 La trị luợng kích hoạt Ea 2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 a) Cấu trúc lý tưởng perovskite manganite LaMnO3 b) Sự xếp bát diện cấu trúc perovskite lý tưởng Hình 1.2 Sơ đồ tách mức lượng ion Mn3+ a) Dịch chuyển lượng tương tác dipole b) Tách mức lượng trường tinh thể c) Tách mức Jahn - Teller [18] Hình 1.3 Hình dạng hàm sóng eg: (a) ảj_ý , (b) ả [1] Hình 1.4 Hình dạng hàm sóng t2g: (a) dxy, (b) dyz (c) dzx [1] Hình1.5 Méo mạng Jahn - Teller a) Méo kiểu I b) Méo kiểu II Hình 1.6 Mơ hình chế tương tác siêu trao đổi SE [10] 10 Hình 1.7 (a) Sự xen phủ điện tử eg quĩ đạo ảx với quĩ đạo p 11 22 nguyên tử oxy (b) Sự xen phủ điện tử eg quĩ đạo ả với quĩ đạo p nguyên tử oxy (c) Sự chuyển điện tử từ ion O2 sang ion Mn3+ tương tác SE [22] - Hình 1.8 Mơ hình chế tương tác trao đổi kép DE [10] Hình 1.9 Mơ hình chế tương tác trao đổi kép chuỗi A T 3+ Z~\2- A 4“ 4+ A T 3+ Z~\2- A 4+ -Mn -O -Mn -Mn -O -Mn -[22] Hình 1.10 Cấu trúc sắt từ loại F hợp chất La0,65Ca0,35MnO3 12 13 15 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Cấu trúc phản sắt từ loại A hợp chất LaMnO3 15 Cấu trúc phản sắt từ loại G hợp chất CaMnO3 15 Cấu trúc phản sắt từ loại G hợp chất La0,2Ca0,8MnO3 15 Biểu spin - glass mẫu La0;7Sr0;3Mn0;7Co0;3O3 từ 20 Hình 1.15 Trạng thái trật tự điện tích mẫu Nd0,5Sr0,5MnO3 (Hình a) mẫu Pr0,65Ca0,35MnO3 (Hình b) [21] Hình 1.16 a) truờng ngồi H = 10 Oe, H = 1000 Oe [20] b) Sự thay đổi thể tích sở theo nồng độ thay Co 20 21 Fe cho Mn hợp chất mẫu La0,67Pb0,33Mn1- x(Co/Fe)x O3 Hình 1.17 Sự phụ thuộc nhiệt độ TP, TC vào nồng độ thay Co cho Mn hệ La2/3Pb1/3Mn1 - xCoxO3 21 Hình 2.1 Quy trình thực phản ứng pha rắn 24 Hình 2.2 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét (SEM) 25 Hình 2.3 Thiết bị đo SEM EDS Trung tâm Khoa học Vật liệu, Truờng Đại học Khoa học Tự nhiên- ĐHQGHN 27 Hình 2.4 Phản xạ Bragg từ mặt phẳng song song 28 Hình 2.5 a) Hệ đo nhiễu xạ tia X (XRD) 29 b) Mơ hình hệ đo nhiễu xạ tia X Hình 2.6 Sơ đồ khối phép đo điện trở phuơng pháp bốn mũi dò 30 Hình 2.7 Sơ đồ chi tiết hệ đo điện trở phuơng pháp bốn mũi dị 30 Hình 2.8 Sơ đồ khối hệ đo từ kế mẫu rung (VSM) 33 Hình 3.1 Quy trình chế tạo mẫu La Pb Mn Zn O 37 Hình 3.2 Phổ tán sắc luợng điện tử mẫu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 37 Hình 3.3 Hình 3.4 Tỉ lệ phần trăm nguyên tố hợp chất xác định từ phép đo EDS từ hợp thức danh định Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu 38 39 La2,3Pb1;3Mn0,9Zn0,1O3 Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 40 Hình 3.6 Đồ thị so sánh thông số mạng mẫu nghiên cứu với mẫu khơng pha tạp 41 Hình 3.7 Đuờng cong R(T) mẫu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 truờng hợp từ truờng H = 0,0 T có từ truờng ngồi tác dụng H = 0,4 T 43 Hình 3.8 Đồ thị điện trở phụ thuộc vào T2 mẫu nghiên cứu vùng (T < TP) 47 Hình 3.9 Hình 3.10 Đồ thị điện trở phụ thuộc vào vùng (T < TP) Đồ thị điện trở phụ thuộc vào vùng (T < TP) T7"ĩ mẫu nghiên cứu T4'5 mẫu nghiên cứu 47 47 Hình 3.11 Đồ thị ln(R) phụ thuộc vào 1/T mẫu nghiên cứu 49 Hình 3.12 Đồ vào 1/T mẫu nghiên cứu nhiệtthịđộln(R/T) TP < T phụ < TCOthuộc Hình 3.13 Hình 3.14 Đuờng cong CMR(%) phụ thuộc vào nhiệt độ 51 Từ độ phụ thuộc vào nhiệt độ đo theo chế độ ZFC FC duới tác dụng từ truờng H = 100 Oe 52 Hình 3.15 Đồ thị phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ chế độ không từ ZFC khoảng nhiệt độ 154,25 K < T < 265,25 K 54 vùng 49 vùng nhiệt độ TP < T < TCO TP chưa đủ thay kim loại chuyển tiếp (như Fe, Co, Ni, Zn vv ) vào vị trí Mn hợp chất La0,67(Ca/Pb)0,33MnO3, mà cịn phải tính đến ứng suất nội hợp chất làm ảnh hưởng tới trạng thái sắt từ mẫu 3.5.2 Khảo sát đường cong điện trở phương pháp khớp hàm Như giới thiệu chương 1: đường cong R(T) vùng nhiệt độ T < TP T > TP làm khớp với hàm khác Đặc biệt với hệ hợp chất perovskite manganite chứa Pb, tác giả [19] nhận thấy đường cong điện trở phụ thuộc nhiệt độ tuân theo hàm: R = Ro + a.Tn (3.3) với giá trị n khác (n = 2; 2,5 4,5) vùng nhiệt độ T < T P; Ở vùng nhiệt độ T > TP, đường cong R(T) tuân theo hàm: Ea Hoặc R=RV (3.4) RA ^= R.e1'-.' (3.5) với Ea lượng kích hoạt, kB hệ số Bolzman Mục đích việc khớp hàm nhằm tìm hàm phù hợp cho phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ mẫu nghiên cứu, đồng thời xác định số thông số biểu thức hàm làm khớp, hệ số điện trở R 0, lượng kích hoạt Ea Trước hết, vùng (1) với T < T p, điện trở mẫu tăng gần tuyến tính theo nhiệt độ, mẫu có tính chất kim loại Chúng tiến hành khớp hàm R(T) mẫu theo phương trình (3.3) với n = 2; 2,5 4,5 hai trường hợp khơng có từ trường H = 0,0 T có từ trường H = 0,4 T Các đồ thị trình bày Hình 3.8, 3.9, 3.10 R (Q) R (Q) Hình 3.8: Đồ thị điện trở phụ thuộc vào T2 mẫu nghiên cứu Hình 3.9: Đồ thị điện trở phụ thuộc vào T ' mẫu nghiên cứu vùng (T < TP) 25 Hình 3.10: Đồ thị điện trở phụ thuộc vào T45 mẫu nghiên cứu vùng (T < TP) Từ Hình 3.8 ^ 3.10 kết hợp với việc tính sai số làm khớp đồ thị phần mềm Origin nhận thấy: với mẫu nghiên cứu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 vùng nhiệt độ T < T P, điện trở mẫu phụ thuộc vào nhiệt độ phù hợp với hàm R(T) = Ro + a.T2,5 Từ đồ thị giá trị điện trở Ro, hệ số a biểu thức R(T) đuợc xác định đua Bảng 3.4 Bảng 3.4 Giá trị điện trở R0, hệ số a biểu thức R(T) mẫu nghiên vùng (220 < T < TP) H Mẫu La 2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 (T ) 0,0 a RO (Q) (X10- ) R(T) = Ro + a.Tn 0,296 4,22 R(T) = 0,296 + 4,22.10 8T2.5 5,37 R(T) = 0,272 + 5,37.10 8T2.5 0,4 0,27187 - - Các kết tìm đuợc Bảng 3.4 cho thấy: có từ truờng tác dụng, giá trị điện trở R0 giảm 8,1% so với truờng hợp khơng có từ truờng Điều lý giải duới tác dụng từ truờng, điện tử e g linh động thực tuơng tác trao đổi kép (DE), làm cho tính dẫn tăng lên điện trở R0 giảm xuống Tiếp theo, vùng nhiệt độ T P < T < TCO, tiến hành khớp hàm R(T) theo phuơng trình (3.4) (3.5) cho mẫu nghiên cứu hai truờng hợp có từ truờng H = 0,4 T khơng có từ truờng H = 0,0 T Các đồ thị đuợc trình bày Hình 3.11 3.12: Hình 3.11: Đồ thị ln(R) phụ thuộc vào 1/T mẫu nghiên cứu vùng nhiệt độ TP < T < TCO Hình 3.12: Đồ thị ln(R/T) phụ thuộc vào 1/T mẫu nghiên cứu vùng nhiệt độ TP < T < TCO Các Hình 3.11 3.12 cho thấy: số liệu điện trở mẫu nghiên cứu tn theo mơ hình SPH (small polaron hopping) mơ tả phương trình (3.5) Trong phương trình (3.5), Ea gọi lượng kích hoạt điện tử; E a = WH + WD/2 T > 0D/2 Ea = WD T < 0D/4 (WH lượng liên kết polaron (polaron hopping energy), WD lượng méo mạng (disorder energy) 0D nhiệt độ Debye) [8] Từ đồ thị Hình 3.12, giá trị lượng kích hoạt E a xác định hai trường hợp có từ trường H = 0,4 T khơng có từ trường H = 0,0 T Kết xác định Ea đưa Bảng 3.5 Bảng 3.5 Giá trị lượng kích hoạt Ea mẫu La2/3Pb1/3Mn09Zn0i1O3 Các kết Bảng 3.5 cho ta thấy, giá trị lượng kích hoạt điện tử Ea giảm có từ trường tác dụng Nghĩa có từ trường, cần Mẫu H (T) Ea/kB Ea (meV) lượng nhỏ làm cho điện tử quĩ đạo e g ion Mn3+ nhảy sang quĩ 2/3 1/3 0,9 0,1 0,0 tử có hướng 409,29spin với điện35,30 đạo p ion O2", đồng thời điện tử quĩ 0,4eg ion Mn4+ 403,13 đạo p ion O2“ nhảy sang quĩ đạo tạo nên tính chất34,77 dẫn vật liệu perovskite Như giảm E a minh chứng cho thấy độ linh động điện tử eg tăng lên, kéo theo điện trở mẫu giảm tác dụng từ trường Tóm lại, việc nghiên cứu đường cong điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ - R(T) mẫu chế tạo hai trường hợp khơng có từ trường ngồi H = 0,0 T có từ trường ngồi H = 0,4 T, chúng tơi thu số kết sau: - Trên đường cong R(T) mẫu La 2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 xuất hai đỉnh: đỉnh thứ nhiệt độ chuyển pha kim loại - bán dẫn/điện môi (T p), đỉnh thứ hai nhiệt độ trật tự điện tích T CO Các giá trị TP = 270 K (khi H = 0,0 T); TP = 280 K (khi H = 0,4 T) T CO = 335 K (khi H = 0,0 T); TCO = 340 K (khi H = 0,4 T) - Trong vùng nhiệt độ 220 K < T < T p, mẫu có tính kim loại, điện trở phụ La Pb Mn Zn O thuộc nhiệt độ làm khớp phù hợp tốt với hàm R(T) = Ro + a.T2'5 Giá trị R0 giảm có từ trường ngồi tác dụng - Trong vùng nhiệt độ TP < T < TCO, mẫu có tính bán dẫn điện trở phụ thuộc R T, ẻr nhiệt độ đuợc làm khớp theo hàm Y = Re B Xác định đuợc giá trị luợng kích hoạt Ea truờng hợp có từ truờng nhỏ khơng có từ truờng - Trong vùng nhiệt độ TCO < T < 360 K, điện trở mẫu giảm đột ngột theo chiều tăng nhiệt độ nhiệt độ trật tự điện tích TCO 3.6 Nghiên cứu tính chất từ mẫu 3.6.1 Hiệu ứng từ trở Nhu trình bày chuơng 2, phuơng pháp bốn mũi dị chúng tơi xác định đuợc giá trị điện trở theo nhiệt độ - R(T) hai truờng hợp H = 0,0 T H = 0,4 T Từ số liệu thu đuợc tìm đuợc giá trị điện trở H = 0,0 T H = 0,4 T nhiệt độ Sử dụng cơng thức tính từ trở (3.6) để tính giá trị từ trở CMR(%) nhiệt độ xác định từ truờng H = 0,0 + 0,4 T Chúng thiết lập đuợc đồ thị từ trở phụ thuộc nhiệt độ đuợc trình bày Hình 3.13 CMR(%) = R (H =R( H y 0.4) 1000% (3.6) Hình 3.13 cho thấy: giá trị CMR(%) lớn thu 4,7% nhiệt độ 227 K đường cong CMR(T) xuất cực đại nhiệt độ T = 335 K Đường cong CMR(T) mẫu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 có dáng điệu tương tự nghiên cứu nhóm tác giả A Banerjee hợp chất La0,5Pb0,5MnO3 [8] nhóm tác giả G Gritzner hợp chất La0,67Pb0,33Mn1-xCoxO3-s [16] 3.6.2 Khảo sát đường cong ZFC FC Tính chất từ mẫu La2/3Pb1/3Mn0.9Zn0.1O3 nghiên cứu tiếp tục phép đo đường cong từ độ phụ thuộc nhiệt độ mẫu (M(T)) Bằng phương pháp từ kế mẫu rung (VMS), mẫu đo hai chế độ làm lạnh khơng có từ trường (ZFC) làm lạnh có từ trường (FC) Phép đo thực Trung tâm Khoa học Vật liệu, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN Đồ thị từ độ phụ thuộc nhiệt độ hai chế độ ZFC FC trình bày Hình 3.14 Tiến hành đo sau: (i) mẫu nung nóng đến nhiệt độ 400 K, sau mẫu làm lạnh xuống nhiệt độ 120 K trạng thái khơng có từ trường (ii) Tại nhiệt độ 120 K, bật từ trường H = 100 Oe giữ khơng đổi, sau tăng dần nhiệt độ mẫu đến 400 K, máy đo ghi lại giá trị thu đường cong MZFC(T) Khi nhiệt độ mẫu đạt đến 400 K, bật từ trường H = 100 Oe mẫu làm lạnh xuống nhiệt độ 120 K, sau tăng dần nhiệt độ mẫu lên 400 K ta thu đường cong MFC (T)(Hình 3.14) Hình 3.14 cho thấy, đường cong M(T) đo hai chế độ ZFC FC tồn nhiệt độ chuyển pha từ trạng thái sắt từ sang trạng thái thuận từ nhiệt độ Curie TC = 345 K Giá trị nhiệt độ TC xác định cách kẻ đường thẳng tiếp tuyến với đồ thị vị trí mà từ độ giảm mạnh nhất, giao điểm đường tiếp tuyến với trục hoành OT giá trị nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ (TC) Bảng 3.6 Giá trị nhiệt độ chuyển pha TC mẫu nghiên cứu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 so với mẫu không pha tạp La2/3Pb1/3MnO3 Mẫu La La TC (K) 2/3Pb1/3MnO3 356 2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 345 Các kết Bảng 3.6 cho thấy: Mn thay 10% Zn, nhiệt độ TC giảm 11 K tương ứng với 3,1% so với mẫu khơng pha tạp Có thể giải thích thay đổi nhiệt độ chuyển pha TC sau: Ta biết Zn kim loại phi từ, có mặt hợp chất tồn momen từ cảm ứng cịn Mn kim loại có từ tính mạnh Do đó, thay 10% Zn vào vị trí Mn gây nên hiệu ứng pha lỗng mạng từ làm suy giảm cường độ tương tác từ mẫu Khi thay 10% Zn vào vị trí Mn, phần ion Mn 3+ chuyển thành ion Mn4+ làm cho tương tác trao đổi kép DE mẫu giảm, kéo theo giảm nhiệt độ chuyển pha TC Mặt khác, thay 10% Zn vào vị trí Mn cịn làm giảm độ linh động điện tử dẫn eg tán xạ điện tử Kết giá trị T C giảm mạnh mẫu có pha tạp Zn Điều chứng tỏ có mặt ion Zn2+ sinh momen từ cảm ứng làm phá vỡ phần cấu trúc từ vị trí mà thay ion Mn Vậy nên hiệu ứng pha loãng mạng từ làm giảm nhiệt độ TC mẫu nghiên cứu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 so với mẫu La2/3Pb1/3MnO3 Theo kết nghiên cứu số tác giả [7]: giảm nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ TC mẫu pha tạp cịn đuợc giải thích hiệu ứng bán kính ion Do ion Zn2+ có bán kính ion 0,71 Ả lớn so với bán kính ion Mn3+ 0,66 Ả bán kính ion Mn4+ 0,60 Ả Cho nên có mặt ion Zn 2+ làm cho góc liên kết Mn3+ - O - Mn4+ thay đổi dẫn đến mạng tinh thể bị méo (méo mạng Jahn-Teller) Thêm vào đó, thay 10% nguyên tố Zn thừa số dung hạn giảm (xem Bảng 3.2) Vì nên nhiệt độ chuyển pha T C mẫu pha tạp giảm Qui luật giảm nhiệt độ chuyển pha T C có thay Zn cho Mn tuơng tuợng nhu số nghiên cứu truớc thay kim loại chuyển tiếp nhu Fe, Co, Ni, Al, Cu cho Mn hệ hợp chất La 2/3Ca1/3MnO3 [7, 13, 15, 23] Trên đuờng cong ZFC (Hình 3.14) cịn quan sát đuợc giá trị cực đại tuơng ứng với nhiệt độ Tf = 295 K Nghĩa nhiệt độ mẫu tăng từ 150 K đến T = Tf, giá trị từ độ mẫu tăng; nhiệt độ mẫu tiếp tục tăng (T > T f), giá trị từ độ mẫu lại giảm mạnh Nhu duới nhiệt độ Tf mẫu hình thành đám Spin - Glass hay Cluster - Glass [4, 20] Do cho nhiệt độ Tf giá trị nhiệt độ đóng băng spin Sự thay đổi từ độ phụ thuộc nhiệt độ duới nhiệt độ Tf gần nhu tuyến tính đuợc làm khớp theo hàm MZFC (T ) = 2,86246 + 0,00277T Đồ thị làm khớp đuợc trình bày Hình 3.15 Mặt khác từ Hình 3.14 ta nhận thấy: Trong vùng nhiệt độ T < 310K < T C, theo giảm dần nhiệt độ đường cong FC ZFC tách rõ rệt Bản chất vấn đề khác hai trình làm lạnh mẫu có từ trường khơng có từ trường Khi mẫu làm lạnh từ trường (FC), spin hỗn loạn linh động trạng thái thuận từ định hướng từ trường, tiếp trình mẫu bị làm lạnh spin bị đóng băng cịn định hướng cũ, nên giá trị từ độ đường FC thường lớn giá trị từ độ đường ZFC Mặt khác tách hai đường ZFC FC vùng nhiệt độ thấp (T < TC) lý giải mẫu tồn dị hướng từ nguyên thủy KẾT LUẬN Đã chế tạo hợp chất đơn pha có cấu trúc hexagonal La 2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 phương pháp phản ứng pha rắn Các nhiệt độ chuyển pha kim loại - bán dẫn (T P), nhiệt độ chuyển pha trật tự điện tích (TCO) nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ (TC) mẫu nghiên cứu xác định Trên đường cong MZFC(T) vùng nhiệt độ thấp T < T f quan sát thấy hình thành đám thủy tinh (cluster - glass) Đường cong R(T) mẫu La2/3Pb1/3Mn0,9Zn0,1O3 vùng nhiệt độ T < T P làm khớp với hàm R = R + aT vùng nhiệt độ TP < T < TCO phù hợp 2,5 I với hàm bán dẫn R / T = R e B Từ xác định giá trị lượng kích k T hoạt (Ea) mẫu Năng lượng liên quan tới trình nhảy điện tử e g từ Mn3+ sang Mn4+ theo chế tương tác trao đổi kép (DE) Giá trị từ trở cực đại mẫu nghiên cứu đạt 4,7% 227,5 K giảm nhiệt độ tăng đường cong CMR(T) xuất cực đại nhiệt độ T CO = 335K vùng từ trường 0,0-0,4T TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Vũ Văn Khải (2013), Tính chất điện từ perovskite La2/3Ca1/3(Pb1/3)Mn1-xTMxO3 (TM = Co, Zn) vùng nhiệt độ 77K 300K, Luận án tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [2] Vũ Thanh Mai (2007), Nghiên cứu chuyển pha hiệu ứng thay perovskite maganite, Luận án tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [3] Nguyễn Huy Sinh (2007), Tập giảng: Các vấn đề từ học đại, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh [4] Anderson P.W et al., (1975), “Theory of spin glasses”, Journal of Physics F: Metal Physics 5, pp 965 [5] Anderson P.W (1950), “Antiferromagnetism Theory of superexchange interaction”, Physical Review 79, pp 350 [6] Anderson P.W., and Hasegawa H (1955), “Considerations on double exchange”, Physical Review 100, pp 675-681 [7] Awana V.P.S., Schmitt E., and Gmelin (2000), “Effect of Zn substitution on paramagnetic to ferromagnetic transition temperature in La 0,67Ca0,33Mn1xZnxO3 colossal magnetoresistance materials”, Journal of Applied Physics 87(9), pp 5034-5036 [8] Banerjee Aritra, Pal Sudipata, Bhattacharya S., Chaudhuri B K (2002), “Particle size and magnetic field dependent resistivity and thermoelectric power of LaPbMnO above and below metal-insulator transition”, Journal of Applied Physics 91(8), pp 5125 - 5134 [9] Bents U.H (1957), “Neutron diffraction study of the magnetic structure for [10] the perovskite-type mixed oxides La (Mn, Cr)3”, Physical Review 106, pp 225-230 [11] Courtney Sullivan Eirin (2009), Anion manipulation in perovskite - related materials, The University of Birmingham [12] Dagotto E., Hotta T., Moreo A (2001), “Colossal Magnetoresistance materials: The key role of phase separation”, Physics Reports 334, pp 1-153 [13] deGennes P.G (1960), “Effect of double exchange in magnetic Crystals”, Physical Review 118, pp 141-145 [14] Dhahri N., Dhahri A., Cherif K., Ghahri J., Taibi K., Dhahri E (2010), “Structural, magnetic and electrical properties of La0,67Pb0,33Mn1 xCoxO3 (x = +• 0,3), Journal of Alloys and compounds 496, pp 69 74 [15] Johnsson Peter, Processing and properties of Ultrathin perovskite manganite, Kungl Tekniska Hogskolan [16] Gritzner G., Koppe M., Kellner K., Przewoznik J., Chmist J., Kolodziesjczyk A., Krop K (2005), “Preparation and properties of La0,7Pb0,3(Mn1 - xFex)O3 compounds”, Journal of Applied Physics A 81, pp 1491 - 1495 [17] Gritzner G., Kellner K (2008) “Preparation, Structure and Properties of La0,67Pb0,33(Mn1 - x Cox)Oy - d”, AppliedPhysics A 90, pp 359 - 365 [18] Goldschmidt M.V (1958), Geochemistry, Oxford University Press, pp.178 [19] Kittel C (1986), Introduction to Solide state Physics, Sixth edition, John Wiley and Sons, Inc., New York, Chichester, Brisbance, Toronto, Singapore, tab 1, pp 55 [20] Mamatha D.D et al (2014), “Electrical, magnetic and thermal properties of Pr0,6 - xBixSr0,4MnO3 manganites”, Journal of alloys and compounds 588, pp 406 - 412 [21] Li X.G., Fan X.J., Ji G., Wu W.B., Wong K.H., Choy C.L., Ku H.C (1999), [22] “Field-induced crossover from cluster-glass to ferromagnetic State in La0,7Sr0,3Mn0,7Co0,3O3”, Journal of Applied Physics 1666 85(3), pp 1663- [23] Rao C N R., Raveau B (1998), Colossal magnetoresistance, charge [24] ordering and relatedproperties of manganite oxides, World scientific [25] Zener C (1951), “Interaction between the d-shells in the transition metals”, [26] Physical Review 81, pp 440 [27] Zentková M., Mihalik M., Arnold Z., Kamarád J., Gritzner G (2010), [28] “Pressure effect on magnetic properties of La0,67Ca0,33(CoxMn1x)O3 ceramics”, Highpressure reseach 30(1), pp 12 - 16 [29] CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN [30] - Vũ Văn Khải, Mai Thị Ngọc Hiển, Nguyễn Huy Sinh (2015), “Tính chất điện từ hợp chất La 2/3Pbi/3Mn0,9Zn0,iO3”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ IX, nhà xuất Bách khoa Hà Nội, pp 36 -39 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN Mai Thị Ngọc Hiển NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT La2/ 3Pb1/ 3MnO3 KHI THAY THẾ 10% HÀM LƯỢNG Zn VÀO VỊ TRÍ Mn Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: (Chương trình... thêm thơng tin tính chất điện từ hệ vật liệu perovskite, chọn đề tài nghiên cứu cho luận văn là: Nghiên cứu tính chất hợp chất La 2 /3Pb1/ 3MnO3 thay 10% hàm lượng Zn vào vị trí Mn Bố cục luận... thay Mn hợp chất La 2 /3Pb1/ 3MnO3 Những năm gần đây, vấn đề đề tài hấp dẫn cần nghiên cứu chi tiết Luận văn này, tập trung nghiên cứu ảnh hưởng thay 10% Zn cho Mn hợp chất La2/ 3Pb1/ 3MnO3 tới tính