Ảnh hưởng của tạp CR đến cấu trúc, tính chất quang và từ tính của vật liệu sắt điện không chì BI0 5TIO3

6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ HÀ NỘI ẢNH HƯỞNG CỦA TẠP CR ĐẾN CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT QUANG VÀ TỪ TÍNH CỦA VẬT LIỆU SẮT ĐIỆN KHƠNG CHÌ BI0.5TIO3 Vương Khả Anh1(1), Nguyễn Hoàng Tuấn2, Phạm Văn Vĩnh3, Đặng Đức Dũng2 Trường Đại học Thủ đô Hà Nội Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt: Vật liệu multiferroic dựa vật liệu sắt điện khơng chì quan tâm nghiên cứu phát triển chúng hứa hẹn tích hợp đặc tính vật liệu Trong báo cáo này, vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 có pha tạp Cr tổng hợp phương pháp sol-gel Tính chất sắt từ yếu vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr thể nhiệt độ phòng Phổ hấp thụ cho thấy bề rộng vùng cấm vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr giảm từ 3.36 eV xuống 2.86 eV cho nguyên nhân thay Cr vào vị trí Ti cấu trúc perovskite Chúng hy vọng rằng, phương pháp hứa hẹn phát triển hệ vật liệu multiferroics nhằm giải vấn đề khan vật liệu multiferroics đơn pha tự nhiên Từ khóa: Bi0.5K0.5TiO3, sol-gel ĐẶT VẤN ĐỀ Các nghiên cứu vật liệu mutiferroic phát triển nhanh chóng vật liệu hứa hẹn tạo loạt ứng dụng nhớ liệu tiêu thụ lượng thấp dựa kết hợp tính sắt từ tính sắt điện vật liệu [1, 2] Vật liệu multiferroic có đặc tính khác biệt khả thay đổi từ độ tác dụng điện trường thay đổi phân cực điện tác dụng từ trường [1, 2] Tuy nhiên, vật liệu multiferroic có tự nhiên chế tương tác để vật liệu thể tính sắt điện sắt từ tự triệt tiêu lẫn [3, 4] Do đó, vấn đề phát triển vật liệu thách thức vấn đề chế tạo vật liệu multiferroic, đặc biệt, vật liệu phải thể (1) Nhận ngày 25.12.2015; gửi phản biện duyệt đăng ngày 15.01.2016 Liên hệ tác giả: Vương Khả Anh; Email: vkanh@daihocthudo.edu.vn TẠP CHÍ KHOA HỌC  SỐ 2/2016 tính chất nhiệt độ phòng nhằm phục vụ cho ứng dụng thực tế Các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển vật liệu thường dựa số hướng sau: (i) hướng cải thiện, nâng cao tính chất của số vật liệu multiferroic có sẵn tự nhiên YMnO3 v.v [5], (ii) hướng tìm kiếm, tổng hợp vật liệu multiferroic phòng thí nghiệm KBiFe2O5 v.v [6], (iii) hướng kết hợp vật liệu sắt từ với vật liệu sắt điện hỗn hợp BaTiO3-CoFe2O4 v.v [7] (iv) hướng pha tạp kim loại chuyển tiếp thuộc phân lớp 3d vào số vật liệu sắt điện có sẵn ví dụ pha tạp Fe vào BaTiO3 v.v [8] Gần đây, kết nghiên cứu vật liệu sắt điện truyền thống chì PbTiO3 thể tính chất sắt từ nhiệt độ phòng pha tạp số kim loại chuyển tiếp Mn, Fe Ni vị trí Ti cấu trúc perovskite [9-11] Bên cạnh đó, tính chất sắt điện - sắt từ vật liệu tổ hợp dựa vật liệu sắt điện PbTiO3 phát nhiệt độ phòng tổ hợp PbTiO3-CoFe2O4 [12] hay màng đa lớp [PbTiO3]85/[CoFe2O4]15 [13] Những kết nghiên cứu quan trọng, hứa hẹn tạo vật liệu multiferroic dựa vật liệu sắt điện truyền thống PbTiO3 Các kết mở hướng phát triển linh kiện đa chức ứng dụng vật liệu sắt điện Tuy nhiên, hướng nghiên cứu phát triển ứng dụng vật liệu vào linh kiện thực tế gặp phải rào cản lớn tiêu chuẩn môi trường sức khỏe vật liệu PbTiO3 chứa hàm lượng lớn nguyên tố chì (Pb), khoảng 60% khối lượng [14] Trong trình chế tạo, sử dụng tái chế linh kiện điện tử sử dụng vật liệu sắt điện chì PZT, ngun tố chì khuếch tán vào mơi trường làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người Theo báo cáo Tổ chức Y tế giới (WHO) nguyên tố chì ảnh hưởng lớn tới trẻ em, đặc biệt ảnh hưởng tới phát triển trí tuệ Cũng theo báo cáo tổ chức (tính đến tháng năm 2015), hàng năm có khoảng 600.000 trường hợp bệnh nhi bị ảnh hưởng tới phát triển trí tuệ, 143.000 trường hợp tử vong liên quan tới nhiễm độc chì [15] Tại Việt Nam, theo thông tin Bộ Tài nguyên Môi trường (14/052015), tình trạng nhiễm kim loại nặng, có ngun tố chì, phổ biến làng nghề truyền thống làng nghề tái chế chì thơn Đơng Mai, xã Chỉ Đạo, Hưng Yên Kết bước đầu xét nghiệm nồng độ chì máu cho 335 trẻ em làng nghề có kết 207 trẻ em bị ngộ độc chì [16] Qua cho thấy, loại bỏ nguyên tố độc hại linh kiện điện tử nhu cầu cấp bách Do đó, việc phát triển vật liệu multiferroic không chứa nguyên tố độc hại nhằm ứng dụng linh kiện điện tử nhu cầu thiết yếu [17] Trong số họ vật liệu sắt điện khơng chì họ vật liệu sắt điện Bi0.5A0.5TiO3 (trong A kim loại kiềm K, Na) quan tâm nghiên cứu rộng rãi chúng hứa TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ HÀ NỘI hẹn thay cho vật liệu sắt điện chì truyền thống Pb(Zr, Ti)O3 (PZT) [18] Kết khảo sát Quan cộng cho thấy vật liệu sắt điện khơng chì có bước nghiên cứu phát triển vượt bậc số lượng cơng trình chất lượng cơng trình, chí kết nghiên cứu cịn cho thấy vật liệu sắt điện khơng chì có tính chất so sánh với vật liệu sắt điện truyền thống PZT thương mại (PIC25) [18] Gần đây, nhóm nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 có pha Fe [19] Kết cho thấy vật liệu thể tính sắt từ nhiệt độ phịng có thu hẹp bề rộng dải cấm Kết tính tốn lý thuyết theo lý thuyết trường tinh thể chúng tơi dự đốn việc giảm bề rộng dải cấm tính chất sắt từ nhiệt độ phịng xuất dải dẫn định sữ sắt pha tạp Fe vào Bi0.5K0.5TiO3 [19] Kết nghiên cứu vật liệu sắt điện không chì Bi0.5K0.5TiO3 có pha tạp Ni thể tính sắt từ nhiệt độ phịng [20] Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu thấy xuất pha NiTiO3 hàm lượng Ni vượt giới hạn pha tạp vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Ni ngun nhân gây tính chất sắt từ nhiệt độ phòng vật liệu [20] Trong báo cáo này, vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr chế tạo phương pháp sol-gel Kết cho thấy vật liệu thể tính chất sắt từ yếu nhiệt độ phịng Bề rộng dải cấm giảm từ 3.36 eV xuống 2.86 eV không pha tạp pha tạp mol% Cr vào Bi0.5K0.5TiO3 có thay Cr vào vị trí Ti THỰC NGHIỆM Vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr chế tạo phương pháp sol-gel Nguyên liệu ban đầu gồm có muối bismuth nitrate pentahydrate (Bi(NO3)2.5H2O), muối potassium nitrate (KNO3), tetraisopropoxytitanium (IV) (C12H28O4Ti) muối chromium nitrate (Cr(NO3)3.9H2O) Các dung môi sử dụng acetic acid (CH3COOH) acetylacetone (CH3COCH2COCH3) Tiến trình thí nghiệm cho Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr tiến hành sau: Đầu tiên, muối Bi(NO3)2.5H2O KNO3 hòa tan axit axetic nước cất Sau dung dịch khuấy từ để tạo thành sol suốt Sau đó, dung dịch acetylacetone cho vào để ngăn trình kết tủa ngược ions Bi3+ tạo mơi trường hịa tan dung dịch C12H28O4Ti Dung dịch thu được khuấy từ tới suốt trước cho muối chromium nitrate Dung dịch khuấy vòng ngày gia nhiệt nhiệt độ 100C để tạo thành gel khô Các gel khô nung sơ 400C vòng nung thiêu kết 900C vịng Sau mẫu để TẠP CHÍ KHOA HỌC  SỐ 2/2016 nguội tự nhiên theo lị Vật liệu thu có dạng bột trắng cho mẫu Bi0.5K0.5TiO3 màu vàng nhạt cho vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha Cr Cấu trúc tinh thể mẫu khảo sát thông qua phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) Đặc trưng hấp thụ mẫu khảo sát thơng qua phổ hấp thụ UV-Vis Tính chất từ mẫu khảo sát thông qua phép đo từ trễ nhiệt độ phòng từ kế mẫu rung (VSM) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình phổ nhiễu xạ tia X dải góc nhiễu xạ 2 từ 20-70 mẫu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr Các mẫu thu có cấu trúc perovskite Các đỉnh nhiễu xạ mẫu Bi0.5K0.5TiO3 không pha tạp gán phù hợp với thẻ chuẩn vật liệu có cấu trúc tetragonal Tuy nhiên, giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu pha Cr có xuất đỉnh nhiễu xạ lạ, đỉnh gán cho pha Bi 2Ti2O7 Sự xuất đỉnh nhiễu xạ nguyên nhân thiếu hụt K trình bay dung dịch tạo gel trình nung mẫu nhiệt độ cao Các kết phù hợp với công bố Y Zhang cộng nguyên nhân tạo pha Bi 2Ti2O7 [21, 22] Hình 1: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr hàm lượng khác dải góc nhiễu xạ 2 từ 20-70 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐƠ HÀ NỘI Vai trị ion Cr cấu trúc nghiên cứu cách mở rộng vị trí đỉnh nhiễu xạ (111) phạm vi góc nhiễu xạ 2θ từ 36-44 thể hình Kết cho thấy đỉnh nhiễu xạ mẫu dịch chuyển phía góc 2 lớn nồng độ Cr tăng Sự thay đổi chứng cho thấy thay Cr mạng tinh thể khiến cho có biến dạng mạng tinh thể vật liệu, cụ thể trường hợp co lại mạng tinh thể có thay Cr vào vị trí Ti Kết thú vị tính đến ngun nhân khác biện bán kính ion nguyên tố pha tạp nguyên tố bị thay tượng phải diễn biến theo chiều ngược lại, nghĩa phải có giãn mạng tinh thể bán kính ion Cr3+ (0.0615 nm) Ti+4 (0.061 nm) sáu phối vị [23] Tuy nhiên, nguyên nhân co mạng tinh thể có để giải thích cách rõ ràng dựa xuất nút khuyết oxy cân đối hóa trị Cr3+ Ti4+ để đảm bảo trung hịa điện tích vật liệu oxide Theo nghiên cứu tác giả Becerro cộng vị trí nút khuyết oxy phân bố cách ngẫu nhiên mạng tinh thể [24] Theo công bố nhóm Jedvik cộng bán kính nút khuyết oxi nhỏ bán kính ion oxy mạng tinh thể [25] Cũng theo công bố Shanh cộng xuất nút khuyết oxy vật liệu BaTiO3 pha Cr3+ lý làm biến dạng cấu trúc BaTiO3 [26] Qua đó, chúng tơi cho nút khuyết oxy hình thành từ cân đối hóa trị Cr Ti đóng vai trị quan trọng biến dạng cấu trúc mạng khác biệt bán kính ion của Cr3+ Ti4+ Hình 2: Phóng đại phổ nhiễu xạ tia X vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr dải góc nhiễu xạ 2 từ 36-44 TẠP CHÍ KHOA HỌC  SỐ 2/2016 11 Hình thấy phổ hấp thụ mẫu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp với nồng độ Cr khác Kết cho thấy có dịch chuyển phổ hấp thụ phía bước sóng dài suất đỉnh hấp thụ định xứ cung cấp thêm chứng cho thay Cr mạng tinh thể làm biến dạng cấu trúc lượng vật liệu Sự xuất đỉnh hấp thụ định xứ khoảng bước sóng 389 đến 427 nm dự đốn ion Cr3+ Cr4+ Kết phù hợp với công bố trước vật liệu BaTiO3 pha tạp Cr nhóm Langhammer [27] Bán kính ion Cr4+ số liên kết phối trí 0.055 nm, giá trị nhỏ bán kính ion Ti4+ 0.061 nm [23] Do đó, nguyên nhân khác làm co mạng tinh thể bên cạnh xuất nút khuyết oxy tăng hóa trị ion Cr từ 3+ lên 4+ làm giảm bán kính ion Tính đa hóa trị kim loại chuyển tiếp pha tạp vào vật liệu sắt điện quan sát hệ BaTiO3 pha tạp Mn, có tồn đồng thời trạng thái hóa trị Mn3+ Mn4+ [28] Gần đây, tính đa hóa trị ngun tố Ni nhóm chúng tơi quan sát qua phổ hấp thụ pha tạp vào vật liệu sắt điện Bi0.5K0.5TiO3 [20] Hình 3: Phổ hấp thụ mẫu Bi0.5K0.5TiO3 mẫu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr Hình phụ thuộc (hν)2 theo lượng photon (hν) Trong đó, α hệ số hập thụ, h số Planck ν tần số sóng ánh sáng Khi đó, bề rộng dải cấm (Eg) xác định từ việc lấy tuyến tính theo độ dốc phụ thuộc (hν)2  (hν) Kết giá trị Eg mẫu vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 mẫu vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr thể hình nhỏ bên hình Giá trị Eg thu 3.36 eV cho vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 giá trị giảm xuống 2.86 eV pha tạp Cr 5% vào Bi0.5K0.5TiO3 Việc giảm bề rộng dải cấm thay kim loại chuyển tiếp vào vị trí Ti cho kết pha tạp Fe Ni vật liệu sắt điện không chì Bi 0.5K0.5TiO3 [19, 20] Tuy nhiên, hàm lượng Cr pha tạp vượt q 5% có dịch chuyển ngược 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ HÀ NỘI lại giá trị Eg, điều giải thích xuất pha tạp chất Bi2Ti2O7 làm cho vật liệu khơng cịn hợp phần danh định Hình 4: Sự phụ thuộc (hv)2 theo lượng photon (hv) vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr Hình nhỏ bên phụ thuộc giá trị độ rộng dải cấm vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 theo hàm lượng Cr pha tạp Hình kết đường cong từ trễ (M-H) mẫu vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 mẫu vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr nhiệt độ phòng Vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 không pha tạp thể đường M-H không bão hịa có xu hướng giảm từ độ từ trường ngồi tăng Điều thể vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 thể tính chất từ yếu nhiệt độ phịng có đóng góp thành phần nghịch từ Gần đây, kết lý thuyết thực nghiệm chứng minh vật liệu sắt điện oxide có cấu trúc perovskite thể tính chất sắt từ nhiệt độ phòng xuất nút khuyết hiệu ứng bề mặt vật liệu có cấu trúc nano [10, 11, 29, 30] Do đó, chúng tơi dự đốn tính chất sắt từ yếu nhiệt độ phịng vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 có ngun nhân xuất nút khuyết oxy Ti Giá trị từ độ bão hòa vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 nhiệt độ phòng tăng cường đáng kể pha Cr Lực kháng từ (HC) có giá trị khoảng 40 (Oe) chứng vững cho tính chất sắt từ nhiệt độ phòng Giá trị lực kháng từ HC mẫu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr phù hợp với giá trị báo cáo trước cho kim loại chuyển tiếp pha tạp vào vật liệu sắt điện HC ~ 100 (Oe) thu vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5Na0.5TiO3 pha tạp Fe PbTiO3 HC ~ 135 Oe vật liệu sắt điện chì PbTiO3 pha tạp Mn v.v [31, 911] Kết phù hợp với công bố trước nhóm nghiên cứu vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Fe Ni với giá trị HC tương ứng vào khoảng 70 120 Oe [19, 20] Tuy nhiên, kết nghiên cứu cho thấy khơng có tăng giảm tuyến tính từ độ bão hòa theo hàm lượng Cr pha tạp vào mẫu Điều phần hiểu trường tinh thể Cr4+ khơng thể tính chất sắt từ [32], 13 TẠP CHÍ KHOA HỌC  SỐ 2/2016 thay đổi từ tính phụ thuộc vào hàm lượng nút khuyết oxy thơng qua cân đối hóa trị Cr3+ Ti4+ Bên cạnh đó, hàm lượng Cr tăng cao có xuất pha Bi2Ti2O7, từ tính vật liệu có đóng góp từ tự pha tạp Cr vào pha Bi2Ti2O7 Kết luận xác nguyên nhân tăng cường từ tính vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr đòi hỏi cần phải tiếp tục nghiên cứu sâu Hình 5: Đường cong từ trễ vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr nhiệt độ phịng KẾT LUẬN Vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr chế tạo phương pháp sol-gel Vật liệu thể tính chất sắt từ yếu nhiệt độ phòng Bề rộng vùng cấm có giảm đáng kể từ 3.36 eV cho vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 khơng pha tạp xuống cịn 2.86 eV cho vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp mol% Cr Chúng hy vọng phương pháp giúp cho việc phát triển vật liệu multiferroic nhiệt độ phòng dựa sở vật liệu sắt điện không chì TÀI LIỆU THAM KHẢO T Kimura, T Goto, H Shintani, K Ishizaka, T Arima and Y Tokura, Nature 426 (2003), pp.55-58 N Hur, S Park, P A Sharma, J S Ahn, S Guha and S W Cheong, Nature 429 (2004), pp.392-395 N A Spaldin and M Fiebig, Science 309 (2005), pp.391-392 N A Hill, J Phys Chem B 104 (2000), pp.6694-6709 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ HÀ NỘI M Nakamura, Y Tokunaga, M Kawasaki and Y Tokura, Appl Phys Lett 98 (2011) 082902 G Zhang, H Wu, G Li, Q Huang, C Yang, F Huang, F Liao and J Lin, Sci Rep (2013), p.1265 Y Wang, J Hu, Y Lin and C W Nan, NPG Asia Mater (2010), pp.61-68 X K Wei, Y T Su, Y Sui, Q H Zhang, Y Yao, C Q Jin and R C Yu, J Appl Phys 110 (2011),114112 Z Ren, G Xu, X Wei, Y Liu, X Hou, P Du, W Weng, G Shen and G Han, Appl Phys Lett 91 (2007) 063106 10 L M Oanh, D B Do, N D Phu, N T P Mai and N V Minh, IEEE Trans Magn 50 (2014) 2502004 11 L M Oanh, D B Do and N V Minh, Mater Trans 56 (2015), pp.1358-1361 12 B Y Wang, H T Wang, S B Singh, Y C Shao, Y F Wang, C H Chuang, P H Yeh, J W Chiou, C W Pao, H M Tsai, H J Lin, J F Lee, C Y Tsai, W F Hsieh, M H Tsai and W F Pong, RSC Adv (2013), pp.7884-7893 13 M Murakami, K S Chang, M.A Aronova, C L Lin, M H Yu, J H Simpers, M Wuttig and I Takeuchi, Appl Phys Lett 87 (2005) 112901 14 Y Li, K S Moon and C O Wong, Science 380 (2005), pp.1419-1420 15 Report of World health organization, lead poisoning and health, August 2015 16 Vũ Vân (2015), “Giúp dân giải độc chì làng nghề Đông Mai”, Môi trường phát triển, Tài nguyên môi trường online, Ấn phẩm Báo tài nguyên Môi trường, Cơ quan ngôn luận Bộ Tài nguyên Môi trường 17 E Cross, Nature 432 (2004), pp.24-25 18 N D Quan, L H Bac, D V Thiet, V N Hung and D D Dung, Adv Mater Sci Eng 2014 (2014) article ID 365391 19 D D Dung, D V Thiet, D Odkhuu, L V Cuong, N H Tuan and S Cho, Mater Lett 156 (2015), pp.129-133 20 D V Thiet, D D Cuong, L H Bac, L V Cuong, H D Khoa, S Cho, N H Tuan and D D Dung, Mater Trans 56 (2015), pp.1339-1343 21 Y Zhang, X Zheng, T Zhang, J Sun, Y Bian and J Song, Meas Sci Technol 22 (2011) 115205 22 Y Zhang, X Zheng and T Zhang, Sens Actuat B 156 (2011), pp.887-892 23 R D Shannon, Acta Cryst A32 (1976), pp.751-767 24 A I Becrreo, C McCammon, F Langenhorst, F Seifert and R Angel, Phase Trans 69 (1999), pp.133-146 25 E Jedvik, A Lindman, M P Benediktsson and G Wahnstrom, Solid State Ionics 275 (2015), pp.2-8 26 J Shah and R K Kotnala, J Mater Chem A (2013) 8601-8608 TẠP CHÍ KHOA HỌC  SỐ 2/2016 15 27 H T Langhammer, T Muller, R Bottcher and H P Abicht, J Phys.:Condens Mater 20 (2008) 085206 28 N V Dang, T L Phan, T D Thanh, V D Lam and L V Hong, J Appl Phys 111 (2012) 113913 29 T Shimada, Y Uratani and T Kitamura, Appl Phys Lett 100 (2012) 162901 30 T L Phan, P Zhang, D D Yang, T D Thanh, D A Tuan and S C Yu, J Appl Phys 113 (2013) 17E305 31 Y Wang, G Xu, L Yang, Z Ren, X Wei and W Weng, Mater Sci 27 (2009), pp.471-476 32 D H Kim, L Bi, P Jiang, G F Dione and C A Ross, Phys Rev B 84 (2011) 014416 EFFECT OF CR ADDITION ON THE STRUCTURAL, OPTICAL AND MAGNETISM OF LEAD – FREE FERROELECTRIC BI0.5K0.5TIO3 NANOCRYSTALS Abstract: Development of the multiferroic materials based on the lead-free ferroelectric material is the new possible channel to create the next generation devices The lead-free ferroelectric Bi0.5K0.5TiO3 and Cr-doped Bi0.5K0.5TiO3 nanocrystals were synthesized using sol-gel method The room temperature week-ferromagnetism obtained in both undoped and Cr-doped Bi0.5K0.5TiO3 nanocrytals The reduction of optical band gap value from 3.36 eV to 2.86 eV was due to substitution of Cr at Ti site This method may provide an available way to get single phase multiferroics and resolve the problem of the scarcity of single-phase multiferroics in nature Keywords: Bi0.5K0.5TiO3, sol-gel ... hạn pha tạp vật liệu Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Ni ngun nhân gây tính chất sắt từ nhiệt độ phòng vật liệu [20] Trong báo cáo này, vật liệu sắt điện không chì Bi0.5K0.5TiO3 Bi0.5K0.5TiO3 pha tạp Cr chế... loại chuyển tiếp pha tạp vào vật liệu sắt điện HC ~ 100 (Oe) thu vật liệu sắt điện khơng chì Bi0.5Na0.5TiO3 pha tạp Fe PbTiO3 HC ~ 135 Oe vật liệu sắt điện chì PbTiO3 pha tạp Mn v.v [31, 911]... thấy vật liệu thể tính chất sắt từ yếu nhiệt độ phòng Bề rộng dải cấm giảm từ 3.36 eV xuống 2.86 eV không pha tạp pha tạp mol% Cr vào Bi0.5K0.5TiO3 có thay Cr vào vị trí Ti THỰC NGHIỆM Vật liệu