Hiệu ứng điện từ trong một số vật liệu từ giảo áp điện

DAI HOC QUOC GIA HA NOI DETAI HIEU " ITNG DIEN-Tir TRONG MOT SO V A T LIEU • • Tir GIAO - AP DIEN Ma so: QC 07.08 Chu nhicm de tai: TS Pham Dire Th5ng DAI HOC QUOC GIA HA NOl_ TRUNG TAM I H O N G j i r ^ H H l ^ ^ 00060000091 Ha Noi, nam 2008 • • MUC LUC Trang Bang giai thich cac chir viet t^t Danh sach nhirng ngiroi tham gia thyc hien de tai Danh muc cac bang so lieu ^ Danh muc cac hinh ^ Tom t^t nhii-ng kit qua nghien ciru chinh cua de tai Bao cao tong ket 6.1 Dat vinda 6.2 Tong quan cac van de nghien cuu 6.2.1 Hieu img ap dien va vat lieu dien giao 6.2.2 Hieu ung tir giao va vat lieu tir giao 6.2.3 Mot so irng dung tien tien cua vat lieu tir-dien 11 6.3 Muc tieu va noi dung nghien cim cua de tai Phan A CAC PHl/ONG PHAP CHE TAG MAU 11 12 A.l Che tao CoFe204 dang bot va khoi 12 A.2 Che tao vat lieu to hop dang mang PZT/CoFe204 12 A.3 Che tao mau bang tir (Feo8oCoo2o)78Sii2Bio 13 PHAN B CAC PHirONG P H A P KHAO SAT CAC TINH CHAT 14 NGHIEN ClTU 15 C.l He CoFe204 dang bot va khdi 15 C.2 He vat lieu to hgp dang mang PZT/CoFe204 17 C.3 He bang tir (Feo,8oCoo.2o)78Sii2Bio 21 P H A N C K E T Q U A KET LUAN CHUNG 24 6.4 Dia diem, thai gian va phuong phap nghien ciru 24 6.5 Ket^qua nghien cim 25 6.6 Thao luan 26 6.7 Ket luan va kien nghi 26 6.8 Tai lieu tham khao 27 Phu luc 28 BANG GIAI THICK CAC CRlf VIET TAT 1.1 Thiet bj, phirorng phap thyc nghiem XRD (X-ray diffractometer) Nhieu xa ke tia X AFM (atomic force microscopy) HiSn vi lire nguyen tir SEM (scanning electron microscopy) Hien vi dien tir quet VSM (vibrating sample magnetometer) Tir ke mau rung PLD (pulsed laser deposition) Boc bay bang xung laser EDTA (ethylene diamine tetra acetic acid) CioH,6N208 1.2 Cac ki hieu khac Goc nhieu xa tia X (°) E Dien truong ngoai (V/m) Ec Luc khang dien (V/m) H Tir truong ngoai (A/m) He Luc khang tir (A/m) P Do phan cue dien (|iC/cm ) Ps Do phan cue dien bao hoa (|aC/cm^) magneton Bohr M Tir (Am /kg, emu/g) Ms Tir bao hoa (Am /kg, emu/g) T Nhiet (°C) Tc(M) Nhiet Curie cua chat sat tir (°C) Tc(E) Nhiet Curie cua chat sat dien (*^C) DANH SACH N H I T N G NGlTCH THAM GIA THlTC HIEN DE TAI (hoc ham, hoc vj, CO quan cong tac) - Chii nhiem: Pham Due Thing, Tien sy Khoa Vat ly ky thuat va Cong nghe nano, truong Dai hoc Cong nghe, Dai hoc Quoc gia Ha Noi TT Nhirng nguoi thirc hien: Ho va ten Hoc ham, Hoc vi Co* quan cong tac Giao su, Tien sy DH Cong nghe Nguyen Hiru Dire Do Thi Huong Giang Tien sy DHCN Tran Mau Danh Tien sy DHCN Biii Cong Tinh Cu nhan DHCN Nguyen Hiru Tuan Cir nhan DHCN DANH MUC CAC BANG SO LIEU • * Bang Hang s6 mang tinh the a va kich thuoc hat CoFe204 sau nung Bang Tinh chit tir cua mlu bot CoFe204 nung tai cac nhiet khac va cua mau dia det sau thieu ket DANH MUC CAC HINH Hinh So d6 minh hoa cho hieu ung ap dien tac dung img suat len mot vat lieu ap dien Hinh Cau true tinh the cua PZT Hinh Su phu thuoc cua bien dang Al/I cua vat lieu tir giao vao tir truong ngoai Hinh Cau true tinh the cua CoFe204 Hinh So nguyen ly ciia phuong phap PLD Hinh Gian nhieu xa cua CoFe204: mau bot nung tai cac nhiet tir 700 °C den 950 °C va cua dia det sau nung thieu ket Hinh Duong cong tir tre ciia CoFe204: mau bot nung tai cac nhiet khac hau va cua dTa det sau nung thieu ket Hinh Gian dh nhiiu xa tia X cua mang CoFe204 (280 nm)/PZT (l|im)/CoFe204 (280 nm)/PZT(lpm) Hinh Anh AFM cua mang don CoFe204 (70 nm) va mang da lop CoFe204 (70 nm)/PZT (250 nm)/CoFe204 (70 nm) Hinh 10 Dae trung C-V cua mang da lop CoFe204 (280 nm)/PZT (l|.im)/CoFe2O4(280 nm) Hinh 11 Duong cong tir tre cua mang CoFe204 (280 nm)/PZT'(l pm)/CoFe204 (280 nm) Hinh 12 Su phu thuoc nhiet cua tir dp cua ciia mang CoFe204 (280 nm)/PZT (l^m)/CoFe204 (280 nm) tai tir truong 0,05 T Hinh 13 Gian nhieu xa tia X cua bang tir Fe-Co-Si-B truac va sau ii nhiet tai cac nhiet khac Hinh 14 Anh FE-SEM ciia bang tir Fe-Co-Si-B chua u nhiet (a) va sau u tai Ta ^ 250 °C (b) TOM T A T NHUTVG KET QUA NGHIEN ClTU CHINH CUA DE TAI 5.1 Ket qua ve khoa hoc (nhung dong gop cua de tai, cac cong trinh khoa hoc da cong bo) a Nhijng dong gop cua de tai: - Nghien ciru xay dung quy trinh cong nghe che tao vat lieu id hgp dang mang da lop tir giao - ap dien (multiferroics) CoFe204/PZT sir dung phuong phap boc bay bang xung laser, anh Huong cua cac dieu kien che tao len cac tinh chat dien va tir cua mang CoFe204/PZT - Lan dau tien quan sat thay di thuong ve tir tren duong cong tir nhiet ciia he mang da lop tir giao - ap dien Thong qua cac khao sat de tim hieu ve hieu img tir - dien va giai thich hien tugng tren co so tuong tac trao doi giira cac thong so trat tir cua cac pha tir giao va ap dien - Nghien ciru mot so tinh chat ban dau cua bang tir giao (Fe8oCo2o)78Sii2Bio, lam CO so cho cac nghien ciru tiep theo tren cac vat lieu to hgp dang mang tir giao - ap dien b Cong trinh khoa hoc da cong bo: - P.D Thang, M.T.N Pham, G Rijnders, D.H.A Blank, N.H Due, J.C.P Klaasse and E Bruck, Multiferroic CoFep -Pb(Zr,Ti)0 nanostructure, J Korean Phys Soc 52 (2008) 1406 - P.D Thang, D.T Huong Giang, B.C Tinh, T.M Danh, N.H Tuan and N.H Due, Magnetoelastic properties of nanostructured ribbons FeCoSiB using for high-sensitive stress sensors, Phys Stat Sol (c) (2007) 4585 - P.D Thang, N.H Tuan, D.T.H Giang, T.M Danh va N.H Due, Nghien ciru che tao sensa ung sudt dua tren bang tit cau true nano Fe-Co-Si-B, Tuyan tap Hoi nghi Vat ly Chat ran toan qu6c lan thir 5, 12-14/11/2007, Vung Tau, Viet Nam, trang 887 5.2 Ket qua phuc vu thuc te (cac san pham cong nghe, kha nang ap dung thuc t^) 5.3 Ket qua dao tao (so lugng sinh vien, so lugng hoc vien cao hoc, nghien cim sinh tham gia thuc hien lam viec de tai, so khoa luan, luan van da hoan va bao ve) a So lugng sinh vien tham gia thuc hien de tai: 01 b So lugng hoc vien cao hoc tham gia thuc hien d^ tai: c So lugng nghien cim sinh tham gia lam vi^c mot phAn dh tai: 01 d So khoa luan tot nghiep: 01 (cir nhan chuyen nganh Vat ly ky thuat) Ten KLTN Nghien ciru mot so tinh chat ciia bang tir Fe-Co-Si-B Sinh vien: Pham Thanh Timg Khoa: QH-2003-I/CQ-V Chuyen ngdnh: Vat ly ky thuat 5.4 Ket qua nang cao tiem lire khoa hoc (nang cao trinh can bo va trang thi^t bi hoac phan mem da xay dung dugc giao nop dua vao sir dung tai don vi) - Nang cao cac hieu biet ve cong nghe che tao vat lieu to hgp dang mang da lop tir giao - ap dien (multiferroics) - Gop phan dao tao nguon nhan lire chat lugng cao ve cong nghe micro-nano perovskite thi hieu ung ap dien la rat Ion Nho dac tinh nen cac vat lieu gom ap dien da dugc nghien cuu manh me va dua vao ung dung rgng rai nhieu ITnh virc nhu cong nghe dien tir (mang rung, cam bien, ) va thong tin (bo chuyen d6i, luu trir, ) b Vat lieu dp dien PZT Mot nhiing vat lieu gom ap dien da dugc sir dung rong rai nhat cho den hien la Lead Zirconate Titanate Pb(Zr^Ti 1-^)03 (thuong dugc biet den voi ten viet tat la PZT) PZT c6 cau true tinh the lap phuong thuoc nhom doi xung P4mm voi hang so mang a = 4.036 A, c = 4.146 A (xem hinh 2) Trong cau true nay, ion Yx^^lZt^^ nam o vi tri bat dien (octahedral site) cua co so Khi c6 tac dung cua irng suat ben ngoai, ion bi dich chuyen khoi vi tri can bang, dan den su xuat hien cua phan cue dien cam img vat lieu Ben canh he so ap dien Ion, PZT CO phan cue dien Ion P » 36 ^C/cm^, lire khang dien nho Ec ^ 20 kV/cm va nhiet Curie cao TC(E) ^ 360-^390°C, phii hgp cho cac nghien cuu ung dung 6^^^^^ o Vh Kj TI or Zr O O Hinh Cau true tinh the ciia PZT 6.2.2 Hieu irng tir giao va vat Heu tir giao a Hieu ung tie giao Hieu irng tir giao (magnetostrictive effect) la hien tugng biln dang wh kich thuoc cua vat lieu co su xuat hien cua tir truong ngoai So di co hien tugng tir giao la duoi tac dong cua tir truong, cac momen tir vat lieu sap xip lai lam cho kich thuoc cua vat lieu thay doi Ngugc lai voi hieu ung tir giao la hieu img tir giao ngugc (hieu irng Villari) tinh chat tir cua vat lieu thay d6i bi bi6n dang duoi tac dong cua irng suat (keo cang hoac ep lai) Dp bien dang ciia vat lieu duoi tac dung cua tir truong va su thay d6i tinh chat tir cua vat lieu duoi tac dung cua ung suat dugc xac dinh thong qua phep cac he BAO CAO TONG KET 6.1 Dat van de (Neu ro tinh cap thiet ciia de tai hoac cac noi dung nghien cim cua de tai) Vat lieu sat tir - sat dien (multiferroics) dugc biet den nhu nhirng vat lieu co phan cue dien duoi tac dung ciia tir truong ngoai hoac co tir hoa cam irng gay boi dien truong ngoai Hien tugng co dugc nho vao tuong tac dien-tir giira cac tinh chat tir va dien cua vat lieu va dugc goi la hieu irng dien-tir (magnetoelectric effect) Vat lieu sat tir - sat dien noi chung va hieu irng dien-tir noi rieng da thu hiit dugc su chu y ciia cac nha khoa hoc tren the gioi khong chi boi cac tinh chat vat ly ly thu ma kha nang irng dung rong rai cac ITnh virc nhu cam bien kich CO micro, luu tru thong tin va cac bo chuyen doi Mot cac yeu cau de co the dua vao irng dung doi voi cac vat Heu la co hieu ung dien-tir manh Vat lieu sat tir - sat dien co the la mot pha don le hoac la to hgp cua mot vai pha khac Cac vat lieu loai mot pha, vi du nhu BiFeOs, Cr203, YIG (Yttrium iron garnet), co hieu irng dien-tir yeu va chi co the sir dung dugc nhiet thap vi nhiet trat tu Neel hoac Curie a duoi nhiet phong Trong do, viec ket hgp giira cac pha sat tir va sat dien rieng re vat lieu dang to hgp voi he so dien-tir Ion Hon "mot vai bac da tao mot huorig moi nghien cuu va mo rong kha nang irng dung tinh da nang cua vat lieu dang [1, 2] Vat lieu to hgp thuong dua tren cac vat lieu c6 tir giao Ion nhu Terfenol-D va CoFe204; va cac vat lieu CO tinh ap dien manh nhu Pb(Zr,Ti)03 (PZT) va BaTi03 [3-5] Cac vat lieu cung CO nhiet trat tu Curie len den mot vai tram tren nhiet phong Duoi tac dung cua tir truong ngoai, phan tir giao se bi bien dang va truyen nang lugng sang phan dien giao Ket qua la phan dien giao se chiu mot irng suat va tao phan cue dien cam irng Hieu ung ciing co the xay theo Chi^u ngugc lai tac nhan ban dau la mot dien truong Cho den cac ket qua nghien ciru ve vat lieu sat tir - dien dang X6 hgp chu yeu van tap trung tren vat lieu gom nhieu tam tir giao va ap dien xen ke dugc chS tao bang each ket dinh hoac tren vat lieu dang khoi pha tir giao hoac ap dien dugc phan bo tren nen cua pha lai Trong phuong phap dau, cac lop sat tir va sat dien khong tiep xuc true tiep voi ma thong qua mot lop keo dinh nen tuong tac dien-tir giira chung co the bi anh Huong Con voi cac mau kh6i, kich thuoc Ion se han che viec tieu hinh hoa de ung dung cong nghe micro-nano Vi vay viec nghien ciru che tao true tiep mang da lop sat tir - sat dien bang cac phuong phap hoa hoc, vat ly la rat quan doi voi sir phat tri6n he vat lieu cung nhu dap irng cac yeu cau ve irng dung hien va tuong lai cua cong nghe micro-nano G5n day bg mon Vat lieu va Linh kien tir tinh nano (khoa Vat ly ky thuat va Cong nghe nano, truong DHCN) da cong viec che tao vat lieu tir giaodien giao Tb(Feo.55Coo.45)i.5 (TerfecoHan)/PZT TerfecoHan co dang mang PZT dang tam dugc k6t dinh voi Cac tac gia quan sat thay he so dien-tir kha lan so voi cac vat lieu to hgp khac [6] Ket qua la mot cac co so de phat triln viec nghien ciru che tao cac mang da lop tir giao - ap dien tai don vi va thir nghiem kha nang img dung cua cac vat lieu tai Phong thi nghiem muc tieu ve Cong nghe micro va nano cua truong Dai hoc Cong nghe 6.2 Tong quan cac van de nghien cu*u (Can trinh bay nhu mot bao cao khoa hoc, neu bat nhirng van de da nghien cim, nhirng phuong phap da ap dung cho cac nghien cim truoc, chi ro de tai quan tam nghien cim va giai quyet nhung van de gi, nham dong gop gi) 6.2.1 Hieu irng ap dien va vat lieu dien giao a Hieu ieng dp dien Hieu irng ap dien (piezoelectric effect) la hien tugng mot vat lieu chiu tac dung cua irng suat keo hoac nen thi long vat lieu se xuat hien sir phan cue dien cam irng hoac ngugc lai, vat lieu chiu tac dung ciia dien truong thi vat lieu se bi bien dang dai hoac ngan lai (xem hinh 1) Trong hien tugng nay, tren hai mat doi dien cua vat lieu se xuat hien mot hieu dien the ti le voi irng suat tac dung vao [2]: U-g33-a (1) voi g33 la he so ap dien (piezoelectric coefficient) dac trung cho tirng vat lieu va cria irng suat tac dung (o-> neu la irng suat keo, cr < neu la ung suat nen) H « Hinh l.Sa minh hoa cho hieu ieng dp dien tac dung ieng sudt len mot vat lieu dp dien Hieu irng ap dien dugc quan sat thay tren nhieu vat lieu tinh the nhu thach anh, NaKC4H406 (potassium sodium tartrate), cac muoi Rochelle, Tuy nhien hieu irng tren cac vat lieu nhin chung la nho Voi cac vat lieu gom co cau true tinh thi DAI HOC QUOC GIA HA NOI TRirOfNG DAI HOC CONG NGHE Pham Thanh Tung NGHIEN CLTU MOT SO TINH CHAT CUA BANG Tir Fe - Co - Si - B KHOA LUAN T T NGHIEP HE DAI HOC CHINH QUY, Nganh: Vat ly ky thuat Can bo hirffng dan: TS Pham Dire Thang HA NOI-2007 LOI CAM ON Em xin gui lai cam an chan nh§t d^n TS Pham Due Thing, nguai da true tiep huong din va giup da em rk nhiSu qua trinh hoan khoa luan t6t nghiep Em cung xin gui loi cam on dan TS D6 Thi Huong Giang, NCS Bui Cong Tinh va CN Nguyin Huu Tuan da giup da rat nhi6u viec tao m^u, xay dung cac he va suot qua trinh lam thuc nghiem Em xin giii lai biet on chan din tap thi cac thSy co giao Khoa Vat ly ky thuat va Cong nghe Nano noi chung va cac th^y co giao bo mon Vat lieu va Linh kien tir tinh Nano noi rieng da giup da em suot nam hoc vira qua Em xin gui lai cam an cac thay co giao cong tac tai Phong thi nghiem di8m ve Vat lieu va Linh kien theo Cong nghe micro-nano, truang Dai hoc Cong nghe, cac thay CO giao cong tac tai phong thi nghiem Vat lieu tir Bo mon Vat ly chat ran, truang Dai hoc Khoa hoc Tu nhien da tao dieu kien ve co so vat chat va may moc giup em hoan khoa luan Khoa luan dugc ho trg mot phan boi De tai ma so QC.07.08 ciia truong Dai hoc Cong nghe, Dai hpc Quoc gia Ha Noi va De tai ma so 410.406 thuoc chuong trinh nghien ciru co ban ve khoa hoc tu nhien cua Nha nuoc Cu6i ciing, em xin giri loi cam an den gia dinh, nguoi than va ban be da co vu va tao di6u kien cho em qua trinh hoc tap va lam khoa luan Ha Noi, ngdy 25 thang 05 nam 2007 UOC GIA HA NOI CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM HOC CONG NGHE Doc lap - Tir - Hanh phuc /HD-KHCN Ha Noi ngdy/lh thang nam 2007 HOP DONG THirC HIEN DE TAI NGHIEN ClTU KHOA HOC CAP DAI HOC QUOC GIA HA NQl NAM 2007 - Can cic Quy dinh ve To chuc va hoat dongcua Dai hoc Qu6c gia Ha Noi ban hanh iheo Quyk dinh sd 600/TCCB ngdy 01 thang 10 nam 200J cua Dai hoc Qudc gia Hd Not: qui dinh quyin han cua Hieu truang cdc truang Dai hoc vien: - Can cic cong van so 1424 ngdy 19 thang nam 2007 cita Dai hoc Quoc gia Ha Noi vi giao nhiem vu vd chi tieu ke hoach khoa hoc, cong nghe va moi truang nam 2007; - Can cu Quyit dinh so 305/QD-NCKH thang nam 2007 cua Hieu truang Truang Dai hoc Cong nghe DHQGHN ve viec giao nhiem vu thuc hien dk tai NCKH cdp Dai hoc Qudc gia Hd Noi nam 2007 Truang quan ly cho cdc chu nhiem di tai: - Can cic De cuong nghien cuu ciia de tai da duoc phe duyet, Chung toi gom: Ben giao nhiem vu (goi la Ben A): Trirang Dai hoc Cong nghe - DHQG HN Dai dien la: PGS TS Nguyen Ngoc Binh Chirc vu: Pho Hieu truang Ben nhan nhiem vu (goi ia Ben B) Ong (Ba): TS Pham Dire ThSng Dan vi cong tac: Khoa VLKT&CNNN - Truang Dai hoc Cong nghe ky hgrp dong thuc hien de tai nghien cim khoa hoc cap Dai hpc Quoc gia Ha Noi: Ten de tai: "Hi^u irng dien-tir mot so vat lieu tir giao-ap dien" Ma s6: QC.07.08 vai nhung dieu khoan thoa thuan nhu sau: Dieu 1: Ben B chiu trach nhiem to chirc trien khai thuc hien cac noi dung nghien ciru cua de tai theo dung tien dp thuc hien da dang ki de cuong nghien ciru va thirc hien day du cac nhiem vu dugc Hieu truang Truang Dai hpc Cong nghe giao, ghi quyat dinh s6 305/QD-NCKH 8/5/2007 Dieu 2: Ben B bao cao ket qua thuc hien de tai va giao nop cac san pham cua de tai cho ben A theo dung cac qui dinh hien hanh ciia Dai hpc Quoc gia Ha Noi va cua Truang Dai hpc Cong nghe truac 15/5/2008, bao gom: - Quy trinh che tao vat lieu to hgp dang lap tir giao - ap dien nghien ciru cac tinh chat tir dien va tinh toan ly thuyet ve hieu irng dien - tir - 01 bai bao dang tap chi nuoc hoac quoc te - 01 khoa luan i KHCN_MduOl DAI HOC QUOC GIA HA N O I TRl/dNG DAI HOC CONG NGHE D £ CirONG DE TAI NGHIEN ClTlJ KHOA HOC DO TRUONG QUAN LY CAP DAI HOC QUOC GIA HA N Q I NAM 2007 (De nghi chuan bi theo dung mdu qui dinh tren may vi tinh) l.Tendetai H% (v C Of • C? Tieng Viet: Hieu img dien-tir mot so vat lieu tir giao - ap dien Tiing Anh: Magnetoelectric effect in some magnetostrictive - piezoelectric materials Then gian thyc hien: 12 thang (tir 01/01/2007 dan 01/01/2008) De tai thuoc ITnh virc iru tien D8 tai CO triing voi mot dl tai da hoac dang tien hanh khong: khong Chu tri de tai - Ho va ten: Pham Dire Thing - Nam sinh: 1973 - Chuyen mon dao tao: Vat ly - Hoc ham, hoc vi: Tien sy - Chifc vu: Giang vien Nam , A^w* D - Don vi cong tdc (Khoa, Trung tam): Bp mon Vat lieu va Linh kien tir tinh nano Khoa Vat ly Ky thuat va Cong nghe nano - Dia chi lien he: Bp mon Vat lieu va Linh kien tir tinh nano, Khoa Vat ly Ky thuat va Cong nghe nano, Truang Dai hpc Cong nghe, Dai hpc Quoc gia Ha Noi Nha E3 114 Xuan Thuy Cm Giiy, Ha Noi S6 dien thoai: 04-7549332 Fax: 04-7547460 Tom tat hoat dong nghien ciw cita Chit tri de tai: (Cac chuong trinh, de tai NCKH da tham gia, cac cong trinh khoa hpc da cong bo gan day lien quan toi phuang hudng ciia dk tai) Then gian Ten dc tai Tu' each tham gia Cap quan ly 1998-2003 Cac vat lieu tir tien lien diing lam nam Tham gia thuc hien Quy cong nghe ciia de tai Ha Lan (STW) Tham gia thirc hien To chirc nghien cuu de tai khoa hpc ciia Ha cham nha khoa (ANS.4403) 2003-2006 Linh kien nano dua tren cac vat lieu t6 hgp nhan tao (VICI grant 2003) Lan (NWO) 2004-2005 Che tao va nghien cim cac tinh chdt Tham gia thuc hien Bp Klioa hpc va cua vat lieu tir co cau true nano (Dk de tai Cong nghe Tich hgp cac mang mong ap dien Tham gia thuc hien Cac chuong trinh cac he thong vi ca dien tir de tai hgp nhat lan thir tai thuoc huang uu tien vk khoa hpc va cong nghe nano, 811.604) 2004-2006 (COOP-CT-2004-508219) sau ciia Uy ban chauAu(FP6) Thoi gian Ten cong trinh Tu* each tham gia Noi cong bo 2004 Magnetism and magnetoresistance of Dong tac gia Journal of Applied polycrystalline composite of Physics (ZnFe)30^ and a-Fe^Ov 2005 Spinel cobalt ferrites by Tac gia Journal of Magnetism and complexometric synthesis Magnetic Materials 2006 Stress induced magnetic anisotropy of CoFe204 thin films using pulsed laser deposition Tac gia Journal of Magnetism and Magnetic Materials Co* quan phoi hop va cac cong tac vien chinh ciia de tai TT Co* quan phoi hop Khoa Vat ly Ky thuat va Cong nghe nano, truong Dai hpc Cong nghe, DHQGHN Trung tam Khoa hpc Vat lieu, truang Dai hpc Khoa hpc Tu nhien, DHQGHN Vien Quoc te Dao tao ve Khoa hpc Vat lieu (ITIMS), truong DH Bach khoa Ha Noi, Vien Khoa hpc Vat lieu, vien Khoa hpc va Cong nghe Viet Nam Cac cong tac vien chinh TT Ho va ten Hoc vj Chuyen nganh Co quan cong tac I Pham Dire Thang Tien sy Vatly DH Cong nghe Nguyen Huu Dire Giao su, Tien sy Vatly DH Cong nghe Do Thi Huong Giang Tien sy Vatly DH Cong nghe Tran Mau Danh Tien sy Vat ly DH Cong nghe Biii Cong Tinh Nghien cim sinh Vat lieu tir DH Cong nghe va Cong nghe nano Biii Dinh Tu Nghien cim sinh Vat lieu tir DH Cong nghe va Cong nghe nano Nguyen Hiru Tuan Cir nhan Vat ly chat ran DH Cong nghe Muc tieu Sk tir - dien (multiferroics) dugc b'lk din nhu nhirng vat lieu co dp phan cue dien duoi tac dung ciia tir truang ngoai hoac co dp tir hoa cam irng gay boi dien truang ngoai Hien tugng co dugc nha vao tuong tac dien-tir giira cac tinh chk tir va dien ciia vat lieu va dugc goi la hieu irng dien-tir (magnetoelectric effect) Vat lieu sk tir - dien noi chung va hieu irng dien-tir noi rieng da thu hiit dugc su chii y cua cac nha khoa hpc tren tha giai khong chi boi cac tinh chit vat ly ly thii ma kha nang irng dung rong rai cac ITnh virc nhu cam bian kich co micro, luu tru thong tin va cac bp chuyan d6i Yeu du da co tha dua vao img dung d6i voi cac vat lieu la co hieu ung dien-tir manh, nghia la co he so dien-tir ae lan Vat lieu sit tir - dien co tha la mot pha don le hoac la td hgp ciia mot vai pha khac (compozit) Cac vat lieu loai mot pha, vi du nhu BiFeOs, Cr203, YIG (Yttrium iron garnet), c6 hieu img dien-tir yau va chi co tha sir diing dugc a nhiet dp thap vi nhiet dp trat tu Neel hoac Curie a duoi nhiet dp phong Trong do, viec ket hgp giua cac pha sat tir va sat dien riang re vat lieu dang to hgp vai he so dien-tir lan hon mot vai bac da tao mot huong moi nghian cuu va ma rong kha nang img dung tinh da nang ciia vat lieu dang [1, 2] Vat lieu to hgp thuong dua tran cac vat lieu co dp tir giao Ion nhu Terfenol-D va CoFe204; va cac vat lieu co tinh ap dien manh nhu Pb(Zr,Ti)03 (PZT) va BaTi03 [3-5] Cac vat lieu cung CO nhiet dp trat tu Curie lan dan mot vai tram dp tren nhiet dp phong Duoi tac dung ciia tir truang ngoai phan tir giac- se bi bian dang va truyan nang lugng sang phan dien giao Kat qua la phan dien giao se chju mot img suat va tao dp phan cue dien cam irng Hieu irng cung CO tha xay theo chieu ngugc lai tac nhan ban dau la mot dien truang Cho dan cac kat qua nghian cim va vat lieu sat tir - dien dang to hgp chii yau van tap trung tran vat lieu gom nhiau tam sat tir va sat dien xen ke dugc cha tao bang each kat dinh hoac tran vat lieu dang khoi pha sat tir hoac dien tir dugc phan bo tran nan ciia pha lai Trong phuang phap dau, cac lop sat tir va sat dien khong tiap xuc true tiep vai ma thong qua mot lop keo dinh nan tuong tac dien-tir giua chung co tha bi anh huong Con voi cac mlu khoi, kich thuac lan se han che cac ung dung cong nghe micro-nano Vi vay viec tao true tiep mang da lop sit tir - dien co tuong tac dien-tir manh bang cac phuang phap vat ly la rit quan trpng d6i vai viec nghian ciru phat trien he vat lieu cung nhu dap irng cac yau ciu vt irng dung hien va tucmg lai ciia cong nghe micro-nano Gin day bp mon Vat lieu va Linh kien tir tinh nano, khoa Vat ly ky thuat va Cong nghe nano da cong viec cha tao vat lieu tir giao - ap dien Tb(Feo55Coo45)i (TerfecoHan)/PZT TerfecoHan co dang mang Cac tac gia quan sat thay he so dien-tir vugt trpi so vai cac vat lieu id hgp khac [6] Kat qua ly thii la mot ca so quan de phat trian viec nghien ciru cac mang da lop tir giao - ap dien tai bp mon va xem xet kha nang irng dung cua cac vat lieu tai Phong thi nghiem trpng diem ve "Tang cuong nang luc nghian ciru va triln khai vat lieu va linh kien theo cong nghe micro va nanry' thuoc truang Dai hpc Cong nghe Trong dk tai chung toi du dinh tap trung che tao va nghian ciai cac tinh chat tir va dien ciia vat lieu to hgp dang lop tir giao - ap dien nhu CoFe.Oa/PZT, Fe-Co-Si-B/PZT hoac Tb(Feo5^Coo.4?)i 5/PZT Vat lieu se dugc chi tao bing cac phuong phap vat ly va ket dinh Va mat thuc nghiem, viec khao sat nhim tim cac di^u kien cong nghe thich hgp da vat lieu to hgp tir giao - ap dien co tinh chit tir va dien tot la mot phan quan trpng ciia da tai Ben canh do, cac tinh toan dua tren ly thuyat ve tir giao va dien giao cung la mot nhiem vu cap thiat nham t6i uu hoa ciu hinh ciia vat lieu de tang cuong tuong tac dien-tir, giup chiing ta hiau biat ve ban chit vat ly va co cha ciia tuong tac va du doan cac xu huang co the cac he vat lieu mai Tom tat noi dung nghien ciru cua de tai - Cha tao vat lieu to hgp dang lop tir giao - ap dien lira chpn tir cac he vat lieu CoFe204/PZT, Fe-Co-Si-B/PZT hoac Tb(Feo55Coo 45)15/PZT - Nghien cuu anh huang ciia cac diau kien che tao lan tinh chat tir va dien cua vat lieu - De xuat mo hinh tinh toan ly thuyat de nghien cim ve ban chat vat ly va co che ciia tuong tac dien-tir giira cac lap tir giao va ap dien Dua tren cac kat qua thu dugc tir thuc nghiem va ly thuyat, dua cau hinh toi uu de cha tao cac he vat lieu to hgp dang lop c6 tinh chat nhu mong muon Cac chuyen de nghien ciru du* kien ciia de tai - Vat lieu tir lian kim loai, dat hiam - kim loai chuyan tiep - Vat lieu oxit tir tinh - Vat lieu sat dien 10 Cau true du- kiln bao cao ket qua cua de tai Du kiln se xuit ban 01 bai bao khoa hpc tren tap chi khoa hpc cip quoc gia hoac tran tap chi khoa hpc quoc te 11 Tinh da nganh va lien nganh cua de tai - Da tai lian quan din nganh/chuyan nganh: Vat lieu tir tinh, vat lieu sit dien va vat lieu co ciu true nano - Tinh da/nan nganh thi hien noi dung va qua trinh trien khai ciia de tai: Cac vat lieu dugc du djnh nghian cim dk tai la dang tl hgp ciia lien kim loai, dit hilm - kim loai chuyln tilp, oxit tir tinh va sit dien Dh tai khong chi tap trung vao viec chi tao va khao sat cac tinh chit cua vat lieu ma nghian cim ve ban chat vat ly va co cha hinh ciia cac tinh chat - De tai co noi dung nghian cuu dinh huong khuon kho thuc hien da an xay dung Phong thi nghiem trpng diam ve "Tang cuong nang lire nghian cim va trian khai vat lieu va linh kien theo cong nghe micro va nano" 12 Phirtfng phap luan va phuong phap khoa hoc sir dung de tai Phuang phap sir dung de tai la su kat hgp giira viec nghien cim thuc nghiem va tinh toan ly thuyat da dua cau hinh toi uu cho cac he vat lieu to hgp dang lop voi tinh chat tir va dien mong muon Qua hiau dugc ban chat va co che ciia cac hien tugng vat ly, xay dung cac mo hinh cung nhu du doan cac xu huong co tha cac he vat lieu moi 13 Su dung nhirng trang thiet bj nao cua don vi - He cha tao mang - He ii mau chan khong cao - He hiln vi luc nguyan tir (AFM) (thuoc phong thi nghiem trpng diem) - He tir kl mau rung (VSM) (thuoc phong thi nghiem trpng diem) - He tir giao cua mang mong 14 Kha nang hop tac quoc te - Hap tdc da/dang co (ten td chicc va ITnh vice, van de hap tdc): -H Truang Dai hpc T6ng hgp Amsterdam, Ha Lan: • Phep tir dp tran he SQUID a tir truang cao 5T va tai cac nhiet dp khac tir 5K din nhiet dp phong • Cung cip tai lieu, sach va tap chi co lien quan dan ITnh vuc nghian ciru ciia de tai f Truong Dai hpc T6ng hgp Rouen, Cong hoa Phap: • Phep tir giao ciia mang mong •\- Truang Dai hpc T6ng hgp Twente, Fla Lan: • Cac phep cac tinh chit vat ly tren he PPMS tir truang cao 7T dai nhiet tir 5K din nhiet dp phong • Phep tir dp a tir truang 3T dai nhiet dp tir 77K den nhiet dp phong • Cac phep phan tich vi cau true nhu hian vi dien tir quet (SEM) va hian vi dien tu truyen qua (TEM) • Cung cap tai lieu, sach va tap chi co lien quan dan ITnh vuc nghian cim cua da tai - Hap tdc se co (ten to chicc va linh vice, van de hgp tdc): + Truang Dai hpc Quoc gia Singapore, Singapore: • Phep dien tre • Phep va dien giao + Truang Dai hpc Quoc gia Chungnam, Nam Trieu Tian: • Cha tao mau bang phuong phap phiin xa • Cac phep ve tinh chat chuyan • Cac phep phan tich vi cau triic SEM va HRTEM 15 Cac hoat dong nghien ciru cua de tai - Nghian cuu ly thuyat bd - Dieu tra khao sat ^ ' Bian soan tai lieu D - Viat bao cao khoa hpc bcl - Hoi thao khoa hpc - Tap huan n - Hoat dong khac Chi tao san pham U Chay thir kiam nghiem Hoan thien san pham n 16 Ket qua du kien 16.1 Kit qua khoa hpc - Du kiln nhirng dong gop cua de tai: Quy trinh chi tao vai lieu to hop dang lop tu giao - ap dien, nghien ciru cac tinh chat tir dien va tinh toan ly thuylt vl hieu ung dien-tir - S6 bai bao, sach, bao cao khoa hpc du kiln se dugc cong b6: So bai bao dang lap chi nuoc hoac quic tl: 01 16.2 Ket qua img dung 16.3 Ket qua dao tao - So nghian cim sinh: 01 NCS lam mot phin luan an lian quan din dl tai - So khoa luan tdt nghiep cua sinh vian: 01 16.4 Ket qua ve tang cuong tilm luc cho don vi 17 Tong kinh phi de nghi: 25 trieu dong (Hai muoi nham trieu d6ng chin) 18 Noi dung va tiln thuc hien cua dl tai (Cac cong viec cin triln khai, thai han thuc hien va san pham dat dupe) Thoi gian thirc hien TT Hoat dong nghien ciru Thu thap tai lieu va viat San pham khoa hoc Tir thang Dan thang 1/2007 1/2007 2/2007 2/2007 tong quan Xay dung de cuong nghian cuu chi tiat Dieu tra, khao sat thi Hoan de cuong nghien cim chi tiat ciia de tai 3/2007 9/2007 Kat qua, bang biau, so lieu, nghiem, thu thap so Heu, thi thu dugc tir viec cha tao vat xir ly ket qua, lieu va nghien cim cac tinh chat Viat bai bao 9/2007 10/2007 01 bai bao xuat ban tren tap chi khoa hpc Viat bao cao tong hgp 10/2007 11/2007 Hoan thien bao cao tong ket ciia de tai Nghiem thu da tai 11/2007 12/2007 19 Phan bo kinh phi Noi dung TT Kinh phi (VND) Xay dung de cuong chi tiat 500.000 Thu thap tai lieu va viat tong quan ve de tai 500.000 Diau tra, khao sat, thi nghiem, thu thap so lieu, xir ly kat qua, (13 20.000.000 - Chi phi tau xe, cong tac phi - Chi phi thua muon - Chi phi hoat dong chuyen mon Thua, mua sam trang thiat bi, nguyan vat lieu Viat bao cao khoa hpc, nghiem thu 2.000.000 U3 95 - Viat bao cao - Hoi thao - Nghiem thu Chi khac 2.000.000 •95 - Mua van phong pham - In an, photocopy - Quan ly phi T6ng kinh phi 25.000.000 TAI LIEU THAM KHAO DE VIET DE CUOTVG (Vilt theo mlu qui dinh cua Tap chi Khoa hpc DHQGHN) [1] T.H O'Dell, Electronics and Power 11 (1965) 266 [2] J Van Suchetelene, Phihps Research Report 27 (1972) 28 [3] K Uchino, in Comprehensive Composite Materials: Piezoelectric Composites, Elsevier, Amsterdam, 2000 [4] H Zheng, J Wang S.E Lofland, Z Ma, L Mohaddes-Ardabili, T Zhao, L Salamanca-Riba, S.R Shinde, S.B Ogale F Bai, D Viehland, Y Jia, D.G Schlom, M Wuttig, A Roytburd and R Ramesh, Science 303 (2004) 661 [5] P.D Thang, G Rijnders and D.H.A Blank J Magn Magn Mater 295 (2005) 251 [6] N.H Due and D.T Huong Giang, to be published in J Alloys Compd in 2006 Ngay-•'5- thang Ci nam 2007 Thii truang don vi {Khoa hoqc Trung tam) Chii tri da tai '•'TV^""' TS Pham Dire Thang PGS TS Nguyen Nang Dinh Ngay >(i^hang S" nam 2007 Pha duyet ciia truang DHCN T/LHIEUTRtJONG TRUONG PHONG *.0 TAO^AHbAl HOC VA NCKH 10 PHIEU DANG KY KET QUA NGHIEN ClJtJ CAC DE TAI KHCN Ten dl tai: Hieu iirng dien - tir mot so vat lieu tir giao - ap dien (Magnetoelectric effect in some magnetostrictive - piezoelectric materials) Ma s6: QC.07.08 Ca quan quan ly de tai: Dai hpc Quoc gia Ha Noi Dia chi: 144 Xuan Thuy, Cau Giay - Ha Noi Dian thoai: Co* quan chii tri de tai: Truang DH Cong nghe, Dai hpc Quoc gia Ha Noi Tong chi phi thirc chi: 25.000.000 (Hai muoi lam trieu dong) Trong do: Tir ngan sach nha nuoc 100% Thai gian nghien ciru: Thai gian bit diu: 05/2007 Thai gian kit thiic: 05/2008 Ten cac can bo ph6i hop nghien ciru: - Chu tri dl tai: TS Pham Due Thing - Nhirng nguoi tham gia: OS TS Nguyin Hiru Due TS D6 Thi Huong Giang TS Trin Mau Danh Cir nhan Biii Cong Tinh Thac sT Biii Dinh Tu Cir nhan Nguyin Huu Tuan S6 dang ki de tai S6 chirng nhan dang ki KQNC Bao mat Ngay Ngay Pho bian rong rai Tom tit k^t qua nghien ciru Cac kit qua chinh thu dugc da tai gom co: - Nghien cihi xay dung quy trinh cong nghe chi tao vat lieu t5 hgp dang mang da lap tir giao - ap dien (multiferroics) CoFe204/PZT sir dung phuang phap hoc bay bang xung laser; anh huong ciia cac dilu kien chi tao lan cac tinh chat dien va tir cua mang CoFe204/PZT - Lan dau tian quan sat thiy di thuong vl tir dp tren duong cong tir nhiet tran he mang da lop Thong qua cac khao sat dl tim hilu vl hieu irng tir dien va giai thich hien tugng tran co so tuong tac trao d6i giira cac thong s6 trat tu ciia cac pha tir giao va ap dien - Nghian cuu mot s6 tinh ch4t ban dkn cua bang tir giao (Fe8oCo2o)78Sii2B|o, lam CO so cho cac nghien ciru tilp theo tran cac vat lieu x6 hgp dang mang tir giao - ap dien San pham cua da tai: - 02 bai bao dang tren tap chi chuyan nganh quoc - 01 bai bao dang tran ky yeu cua Hoi nghi VLCR toan quoc - 01 khoa luan tot nghiep dai hpc Kien nghi ve quy mo va doi tirang ap dung ket qua nghien ciru IS ( Vra4^-a^^ ^ w ^ ^ ^ /Wn^ CyccS ^^^