Vật liệu perovskite LaNiO3 đƣợc xây dựng trên mô hình cấu trúc tinh thể lập phƣơng với cơ sở của LaNiO3 đƣa ra nhƣ trên hình 3.27. Sau khi tối ƣu hóa cấu trúc hằng số mạng nhận đƣợc là a=3.8105A0
.
.
Hình 3.27: Cấu trúc tinh thể của hợp chất LaNiO3
Hình 3.28 thể hiện mật độ trạng thái điện tử toàn phần của LaNiO3.
Hình 3.28: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên và xuống ( ) của LaNiO3
Các kết quả tính toán cho spin moment ứng với nguyên tử La, Ni và O đều bằng 0. Từ đồ thị mật độ trạng thái, ta thấy các trạng thái ứng với spin up và spin down là gần nhƣ đối xứng, cùng với các tính toán cho spin moment ứng với từng nguyên tử, từ tính trong vật liệu là bằng 0. Kết quả này phù hợp với kết quả thu đƣợc từ thực nghiệm và tính toán trong [13] vật liệu là không từ tính.
48
Mật độ trạng thái điện tử toàn phần cho thấy đây là vật liệu dẫn điện, mức Fermi nằm trong vùng dẫn..Quanh mức Fermi tồn tại trạng thái của điện tử mà cụ thể là các trạng thái này chủ yếu do đóng góp của orbital 3d của Ni (xem hình 3.18a) và 2p của O (xem hình 3.18b). Các đóng góp của nguyên tử La ở quanh mức Fermi là không đáng kể nhƣ biểu thị trên hình 3.18c, điều này phù hợp với một số kết quả thực nghiệm [13], [14].
(a)
49 (c)
Hình 3.29: Mật độ trạng thái điện tử riêng phần củaNi (a), O (b) và La (c) trong LaNiO3
Điều này giống nhƣ tính chất của vật liệu perovskite nói chung, đó là tính chất của vật liệu bị ảnh hƣởng nhiều bởi bát diện BO6 mà ở đây là NiO6. Sự dẫn điện tốt của vật liệu LaNiO3 chủ yếu là do đóng góp của các điện tử của Ni và Oxy gần mức Fermi.
50
KẾT LUẬN
1. Luận văn đã đƣa ra một bản tổng quan về phƣơng pháp phiếm hàm mật độ (DFT) và chƣơng trình Akai- KKR xây dựng trên cơ sở phƣơng pháp DFT, hàm Green, phƣơng pháp CPA dùng để tính toán cho các hợp chất trật tự và mất trật tự.
2. Luận văn đã tính toán các đặc trƣng điện tử: năng lƣợng tổng cộng, hằng số mạng, mật độ trạng thái điện tử, mức Fermi, mômen từ trung bình của hợp kim permalloy NixFe1-x ( x=0;0.1;0.2;0.3;0.4;0.5;0.6;0.7;0.8;0.9;1) và cho thấy:
+ hệ có chuyển pha cấu trúc từ cấu trúc lập phƣơng tâm khối (bcc) của thành phần giàu sắt sang lập phƣơng tâm mặt của thành phần giầu niken ở thành phần có x=0.5.
+ Mômen từ của vật liệu giảm hầu nhƣ tuyến tính với sự giảm của thành phần sắt trong vật liệu.
+ Thành phần permalloy 80 có tích mật độ trạng thái điện tử D(EF) và mô- men từ nhỏ. Trong thực nghiệm thành phần này đƣợc biết đến là thành phần có độ từ thẩm cao và lực kháng từ nhỏ.
+ Trƣờng siêu tinh tế tại chỗ của nút mạng Ni hoặc Fe trong hợp kim permalloy là từ trƣờng tổng hợp gồm hai thành phần do các hạt nhân và lớp vỏ điện tử lõi , các điện tử hóa trị sinh ra. Hai thành phần này ngƣợc chiều ở nút Ni khi thành phần Ni, , và cùng chiều khi thành phần Ni, . Hai thành phần này ngƣợc chiều ở thành phần sắt và cùng chiều khi thành phần sắt .
3. Tính toán cho Vật liệu Ni56.5Fe19.0Ga24.5 cho thấy đây là vật liệu từ tính cấu trúc fcc với điểm chuyển pha cấu trúc sang bco gần 300 K điều này hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm. Trong chuyển pha cấu trúc thể tích ô cơ sở có thể tay đổi rất lớn tới 49%.
4. Tính toán mật độ trạng thái điện tử cho LaNiO3 đã chỉ ra rằng đây là vật liệu dẫn điện không từ tính và độ dẫn điện chủ yếu do đóng góp của các điện tử thuộc lớp vỏ 3d của Ni.
51
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Huong Giang D T, Duc P A, Ngoc N T and Duc N H, Sensor & ActuatorA, 179 (2012) 78.
[2] D.H.Kuo, C.Y.Chou and Y.K.Kuo, “Phase stabilization of a LaNiO3 perovskite and the electric resistivity of it’s A/B substituted, Ni-Deficient La(Ni0.6Fe0.3))3 modifiers”, Int. J. Appl. Ceram techol, 7 [2] (2010) 217-225.
[3] Sania Maria de Lima, José Mansur Assaf, “Synthesis and Characterization of LaNiO3, LaNi(1-x)FexO3 and LaNi(1-x)CoxO3 perovskite oxides for catalysis application”, Material Research, 5 [3] (2002) 329-335.
[4] G. E. Ice, J.W.L. Pang, R.I.Barabash, Y. Puzyrev, “Characterization of three-
dimensional crystallographic distributions using polychromatic X-ray
microdiffraction”, Scripta Materialia, 55 [1] (2006) 57-62. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[5] Narishige, Shinji, Mitsuoka, Katsuya, Hitachi Ltd, Ibaraki, Japan, Y. Sugita,
“Crystal structure and magnetic properties of Permalloy films sputtered by mixed Ar-N2 gases”, Magnetics, IEEE Transactions on, 28 [2] (3-1992) 990-993.
[6] J. C. A. Huang, Y. M. Hu and C. C. Yu, “Magnetic and structural characterization of HCP permalloy films grown by molecular beam epitaxy”, J.Appl. Phys, 83 (1998) 7046.
[7] A.Lutts and P.M. Gielen, “The order-disoder transformation in FeNi3”, Physica status solidi (b), 41 [1] (1970) 81-84.
[8] G. Dumpich, E.F. Wassermann, “Structural and magnetic properties of NixFe1-x evaporated thin films”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 67 [1] (1987) 55-64.
[9] Richard Boll, Siemens Aktiengesellschaft Heyden & Son LTD, “Soft Magnetic Materials Ed”, ISBN 0-85501-263-3, 1979.
[10] Đặng Ứng Vận, “Động lực học các phản ứng hóa học”, NXB Giáo dục, 4- 2003.
[11] “Asia computational materials design workshop – handbook of lectures”, Chủ biên Nguyễn Viết Ngoạn, Đại học Sài gòn, Thành phố Hồ Chí Minh, 9 – 12 tháng 12, 2011.
52
[12] H.X. Zheng, J. Liu, M.X. Xia, J.G. Li, “Martensitic transformation of Ni-Fe- Ga-(Co,Ag) magnetic shape memory alloys”, Journal of Alloys and Compounds 387 (2005) 265-268.
[13] S. Masys, S. Mickevicius, S Grebinskij and V. Jonauskas, “Electronic structure of
LaNiO3-x thin films studied by X-ray photoelectron spectroscopy and density functional
Theory”, Physical Review B, 82 (2010) 165120.
[14] S. Pathi, S. Mathi Jaya, G. Subramoniam and R. Asakomi, “Density-functional description of the electronic structure of LaMO3 (M=Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)”, Physical Review B, 51 [23] (6-15-1995).