Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu SnO2 và SnO2 Sb Zn

Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu SnO2 và SnO2 Sb Zn Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu SnO2 và SnO2 Sb Zn Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu SnO2 và SnO2 Sb Zn luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Mục lục Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Mở đầu 12 Chương Vật liệu perovskite manganite 16 1.1 Perovskitemanganite 16 1.1.1 Vật liệu perovskite sắttừ 17 1.1.2 Các tương tác trongperovskite 21 1.1.3 Quan hệ cấu trúc tính chất điện –từ 24 Các hiệu ứng bật perovskite 25 1.2.1 Hiệu ứng từ trở 25 1.2.2 Hiệu ứng trật tự điện tích 27 1.2.3 Hiệu ứng từnhiệt 32 1.2.4 Hiệu ứng nhiệt điện 34 1.2 1.2.4.1 Lịch sử phát triển ứng dụng hiệu ứng nhiệt điện 34 1.2.4.2 Các hiệu ứng nhiệt điện 36 1.2.4.3 Các vật liệu nhiệt điện truyền thống 40 Kết luận chương Chương Một số mơ hình lý thuyết tính chất điện từ cho perovskite 2.1 Mơ hình trao đổi kép – Double exchange (DE) model 2.1.1 Lý thuyết trao đổi kép áp dụng cho perovskite manganite 41 43 43 43 2.1.2 Giới hạn JH =  44 2.1.3 Một số kết lý thuyết mơ hình trao đổi kép (DE) 48 2.1.3.1 Sự phụ thuộc nhiệt độ Curie vào độ rộng vùng eg (W) mức độ pha tạp x 2.1.3.2 Sự phụ thuộc điện trở suất vào độ từ hoá 2.2 48 50 Mơ hình dẫn điện khoảng nhảy biến thiên – Variable range hoping (VRH) model 51 2.2.1 Mô hình dẫn điện khoảng nhảy biến thiên điện tử trạng thái định xứ Anderson Mott – Viret 51 2.2.2 Mơ hình dẫn điện khoảng nhảy biến thiên trường 2.3 hợp perovskite từ tính Viret cộng 54 Mơ hình polaron bán kính nhỏ – Small polaron (SP) model 56 2.3.1 Sự hình thành polaron tĩnh điện 56 2.3.2 Spin polaron 59 2.3.3 Giải thích dẫn điện liên quan đến khái niệm polaron 61 2.3.3.1 Mơ hình khe lượng (Band gap - BG) 61 2.3.3.2 Mơ hình polaron bán kính nhỏ (Small polaron - 62 62 SP) 2.4 Lý thuyết hình học Fractal 63 2.4.1 Thứ nguyên Fractal 66 2.4.2 ứng dụng Fractal khoa học vật liệu 66 2.4.2.1 Fractal khoa học bề mặt 69 2.4.2.2 Fractal vật liệu cấu trúc nano 71 Kết luậnchương 72 Chương Các phương pháp thực nghiệm 72 3.1 Công nghệ chế tạo mẫu 72 3.1.1 Phương pháp đồng kếttủa 73 3.1.2 Phương pháp sol-gel 75 3.2 3.1.3 Công nghệ gốm 75 Chuẩn bị vật 76 liệu 76 3.2.1 Nghiền trộn lần 77 3.2.2 Quá trình nung sơ 77 3.2.3 Nghiền lần hai 79 3.2.4 ép nung thiêu kết 79 3.3 Các hệ mẫu chế tạo 3.4 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc tính chất 79 3.4.1 Chụp ảnh bề mặt mẫu kính hiển vi điện tử quét 81 (SEM) 88 3.4.2 Phép phân tích cấu trúc nhiễu xạ kế tia X (X - ray) 3.4.3 Phương pháp phân tích nhiệt DSC TGA 88 3.4.4 Phương pháp đo tính chất từ sử dụng từ kế mẫu rung (VSM) 88 3.4.4.1 Đo đường cong từ nhiệt M(T) từ hoá đẳng 89 nhiệt M(H) 90 3.4.4.2 Đo đường cong từ nhiệt MFC(T) MZFC(T) 92 3.4.5 Phương pháp bốn mũi dò đo điện trở suất 94 3.4.6 Phương pháp đo độ cảm từ xoay chiều ac 95 3.4.7 Phương pháp đo hệ số Seebeck Kết luận chương Chương ảnh hưởng việc thay nguyên tố kim loại vào vị trí A lên tính chất perovskite manganite 4.1 Đặt vấn đề 4.2 Hệ mẫu Ca1-xFexMnO3 (x = 0; 0,01; 0,03; 0,05) 4.2.1 Chế tạo mẫu CaMnO3 phương pháp sol-gel 96 96 101 101 102 104 4.2.2 Chế tạo mẫu Ca1-xFexMnO3 phương pháp gốm 106 4.2.3 Tính chất nhiệt điện hệ mẫu Ca1-xFexMnO3 4.2.4 Tính chất từ hệ mẫu Ca1-xFexMnO3 109 4.2.5 Hệ số Seebeck hệ số phẩm chất hệ mẫu 111 Ca1 xFexMnO3 4.3 111 4.2.6 Nhận xét hệ mẫu Ca1-xFexMnO3 111 Hệ mẫu Ca1-xNdxMnO3 (x = 0; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9) 114 4.3.1 Cấu trúc hệ mẫu Ca1-xNdxMnO3 114 4.3.2 Hình thái hạt hệ mẫu Ca1-xNdxMnO3 116 4.3.3 Tính chất từ hệ mẫu Ca1-xNdxMnO3 118 4.3.4 Tính chất nhiệt điện hệ mẫu Ca1-xNdxMnO3 119 4.3.5 Nhận xét hệ mẫu Ca1-xNdxMnO3 Kết luận chương Chương ảnh hưởng ruthenium lên tính chất điện từ perovskite pha tạp kép CaxPr1-xMn1-yRuyO3 120 120 122 5.1 Đặt vấn đề 5.2 Hệ mẫu Ca0,85Pr0,15Mn1-yRuyO3 (y = 0; 0,03; 0,05; 0,07) 122 5.2.1 Cấu trỳc hệ mẫu Ca0,85Pr0,15Mn1-yRuyO3 123 5.2.2 Hỡnh thỏi hạt hệ mẫu Ca0,85Pr0,15Mn1-yRuyO3 124 5.2.3 Tính chất điện hệ mẫu Ca0,85Pr0,15Mn1-yRuyO3 126 Hệ mẫu Ca0,6Pr0,4Mn1-yRuyO3 (y = 0; 0,03; 0,05; 0,07) 126 5.3.1 Cấu trúc hệ mẫu Ca0,6Pr0,4Mn1-yRuyO3 126 5.3 5.3.2 Tính chất từ hệ mẫu Ca0,6Pr0,4Mn1-yRuyO3 5.3.3 Độ dẫn điện hiệu ứng trật tự điện tích hệ mẫu 129 Ca0,6Pr0,4Mn1-yRuyO3 5.4 Áp dụng lý thuyết thẩm thấu việc nghiờn cứu tớnh dẫn 132 điện perovskite ruthenate 132 5.4.1 Đặt vấn đề 138 5.4.2 Lý thuyết thẩm thấu cỏc vật liệu gốm 143 5.4.3 Đo lường fractal vật liệu gốm 5.4.4 Áp dụng mụ hỡnh thẩm thấu trờn họ vật liệu 147 Ca0,85Pr0,15Mn1-yRuyO3 (y = 0,00; 0,03; 0,05; 0,07) 151 Kết luận chương 152 Kết luận chung 154 Các cơng trình liên quan đến luận án 158 Tài liệu tham khảo DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các chữ viết tắt AFM phản sắt từ AFMI phản sắt từ điện mơi AFMS kính hiển vi đầu dị lực nguyên tử ABO3 công thức chung vật liệu perovskite BG mơ hình khe lượng CG thủy tinh cluster CMR từ trở khổng lồ CO trật tự điện tích DE trao đổi kép DSC phân tích nhiệt lượng quét EDS phổ tán sắc lượng tia X FC làm lạnh từ trường FM sắt từ FMM sắt từ kim loại GMR từ trở lớn GMCE hiệu ứng từ nhiệt lớn JT méo mạng Jahn-Teller MCE hiệu ứng từ nhiệt MIT chuyển pha kim loại - điện môi MR, GMR từ trở, từ trở khổng lồ PM thuận từ PMI thuận từ điện mơi SEM kính hiển vi điện tử quét SQUID giao thoa kế lượng tử siêu dẫn STS kính hiển vi phổ quét xuyên ngầm SG thủy tinh spin SP mơ hình polaron bán kính nhỏ TEE hiệu ứng nhiệt điện TGA phân tích nhiệt khối lượng VSM từ kế mẫu rung VRH mơ hình khoảng nhảy biến thiên XRD nhiễu xạ tia X ZFC làm lạnh từ trường không Các ký hiệu bán kính ion trung bình vị trí A A,B vị trí chiếm giữ cation đất kiềm thổ kim loại chuyển tiếp cấu trúc perovskite ABO3 a, b, c số mạng tinh thể AC axit citric d kích thước hạt tinh thể d, pi, ti, ei quỹ đạo điện tử D thứ nguyên fractal Ea, WH lượng kích hoạt theo mơ hình BG SP Fk thừa số cấu trúc G hàm nhiệt động H từ trường h số Planck Hc lực kháng từ I cường độ dòng điện Ik cường độ nhiễu xạ J mật độ dòng điện JH tương tác Hund k độ dẫn nhiệt kB số Boltzman n, l, m số lượng tử Ln nguyên tố đất l, R, T0 tham số đặc trưng mơ hình VRH M, MS từ độ, từ độ bão hòa N(EF) mật độ trạng thái điện tử mức Fermi p áp suất Q nhiệt lượng Peltier ri bán kính ion i s spin điện tử S entropy T nhiệt độ tuyệt đối t thừa số dung hạn TC nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ TCO nhiệt độ chuyển pha trật tự điện tích Tg nhiệt độ chuyển pha thủy tinh spin/thủy tinh cluster TN nhiệt độ Néel U nội hệ V thể tích hệ Z (ZT) hệ số phẩm chất (không thứ nguyên) x, xc nồng độ thẩm thấu, nồng độ thẩm thấu tới hạn z điện tích hạt nhân  hệ số Seebeck , c nồng độ hạt tải, nồng độ hạt tải tới hạn θ góc liên kết B-O-B ρ điện trở suất σ độ dẫn điện σ2 phương sai phân bố  suất điện động nhiệt điện 10  hệ số Peltier  hệ số Thompson , 0 tần số phonon, tần số phonon quang , ac hệ số từ hóa, hệ số từ hóa động 11 Mở đầu Hiệu ứng nhiệt điện - tượng xuất suất điện động hai đầu vật liệu tồn gradient nhiệt độ dọc theo nó, người ta phát từ lâu có nhiều ứng dụng sống Bắt đầu từ hợp kim Pt-Rh, Cu-Ni, Ni-Fe v.v đến bán dẫn Bi-Te, Sb-Te, Si-Ge v.v , nhà khoa học ngày phát nhiều vật liệu nhiệt điện có tính bật, đáp ứng đòi hỏi ngày đa dạng khoa học, kỹ thuật công nghệ Các vật liệu perovskite có hiệu ứng nhiệt điện lớn nhiệt độ cao phát Thí dụ từ perovskite truyền thống CaMnO3 - chất điện môi, có tính phản sắt từ, có lượng nhỏ tạp chất pha vào mạng tinh thể, cấu trúc tính chất thay đổi mạnh kèm theo nhiều hiệu ứng vật lý lý thú Trong số hiệu ứng lớn quan sát thấy perovskite pha tạp, ta phải kể đến hiệu ứng từ nhiệt lớn (GMCE), hiệu ứng từ trở khổng lồ (CMR) dĩ nhiên hiệu ứng nhiệt điện với hệ số Seebeck (α) hệ số phẩm chất (ZT) lớn, nhiệt độ cao Sử dụng nguyên liệu ban đầu oxit kim loại, với công nghệ xử lý nhiệt độ cao, perovskite có tính chất quý báu như: bền vững nhiệt độ cao, khó bị oxy hố, khó bị phá huỷ mơi trường ăn mịn mạnh, hệ số dẫn điện cao hệ số dẫn nhiệt thấp, lâu bị già hoá v.v Nhờ đặc tính mà vật liệu perovskite ứng dụng rộng rãi môi trường khắc nghiệt mà vật liệu hợp kim không sử dụng Những năm gần đây, vật liệu perovskite tạo nên sốt cơng tìm kiếm vật liệu điện - điện tử có tính chất đặc biệt Sự đa dạng phong phú hiệu ứng điện, từ, nhiệt xuất perovskite, phần nguyên tố A B công thức tổng quát ABO3 thay nguyên tố kim loại phi kim, nguyên tố có từ tính khơng có từ tính Đã có nhiều hội nghị quốc tế chuyên ngành 12 ... kết nghiên cứu đạt Một vài năm trở lại đây, hướng nghiên cứu vật liệu nhiệt điện sở bán dẫn Bi-Te -Sb- Ge đẩy lên bước nhờ hợp tác với JAIST (Nhật bản) Cũng với mối quan hệ hợp tác này, nhóm nghiên. .. nghiên cứu PGS Bạch Thành Công PGS Đặng Lê Minh bắt tay vào nghiên cứu vật liệu nhiệt điện sở perovskite thu nhiều kết đáng khích lệ Nằm nhóm nghiên cứu này, nhiệm vụ trọng tâm luận án chế tạo họ vật. .. (2006), p 238-239 157 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Đào Ngun Hồi Nam (2000), Các tính chất thủy tinh từ số vật liệu perovskite ABO3, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Viện Khoa học Vật liệu, Trung tâm Khoa