A. Giới thiệu về perovskit
2.2.2. Phương pháp phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ ti aX
Nhiễu xạ tia X là thiết bị dùng để dùng để nghiên cứu, xác định pha cấu trúc tinh thể của vật liệu. Nó là một trong những công cụ quan trọng nhất được sử dụng trong nghiên cứu hóa học chất rắn và khoa học vật liệu. Nguyên lí của nó dựa trên hiện thượng nhiễu xạ tia X. Khi chiếu chùm tia X vào vật liệu kết tinh, nó sẽ bị phản xạ bởi các mặt tinh thể. Họ mặt phẳng (hkl) nào có giá trị d (khoảng cách giữa hai mặt phẳng lân cận có cùng chỉ số) thõa mãn định luật Bragg sẽ cho ảnh nhiễu xạ (hình 15).
Đối với mỗi loại vật liệu kết tinh, giản đồ nhiễu xạ tia X là duy nhất và được đặc trưng bởi một vạch nhiễu xạ. Phân tích giản đồ nhiễu xạ, ta có thể thu được các thông tin định tính, định lượng về các pha tinh thể có trong vật liệu và xác định chính xác hằng số mạng, phân biệt vật liệu kết tinh với vật thước hạt trung bình từ công thức gần đúng Scherrer.
Giả sử có một chùm tia X đơn sắc đến gặp tinh thể và phản xạ trên các mặt phẳng mạng. Để có sự giao thoa của sóng phản xạ, các sóng này phải cùng pha, nghĩa là hiệu quang trình của chúng phải bằng một số nguyên lần bước sóng.
Hiệu quang trình:
∆ = 2dsinθ (1)
Đối với nhiều góc tới θgiá trị ∆không phải bằng một số nguyên lần bước sóng
λ nên các tia X phản xạ có giao thoa giảm.
Khi ∆= nλ thì các sóng phản xạ sẽ cùng pha và ta có sự giao thoa tăng. Như vậy ta sẽ thu được cường độ sóng phản xạ tăng mạnh khi góc tới θ thoả mãn điều kiện:
2dsinθ = nλ (2)
Đây chính là nội dung của định luật Bragg [4]
Ứng dụng của định luật Bragg là để xác định khoảng cách mạng d khi đã biết λ
và góc tới θtương ứng với vạch thu được.
Ta có thể tính kích thước trung bình của mẫu theo công thức Scherrer như sau:
Φ =EE
A
kλA
βcosθ (3)
Hình 15. Sơ đồ khối của một thiết bị nhiễu xạ tia X
U
Trong đóU: Φ: kích thước tinh thể
λ: bước sóng của bức xạ tia X (0.154nm) k: hệ số (0.89)
β : độ rộng ở ½ chiều cao của peak sau khi trừ đi độ rộng do thiết bị.
Trong đề tài này phổ XRD được tiến hành đo trên máy D8-ADVANCE tại Viện Khoa Học Và Công Nghệ TPHCM.
26B