0,05)
Các phép đo đường cong từ nhiệt FC (field cooling) được tiến hành trong từ trường ngoài là 500 Gauss. Ban đầu, mẫu được làm lạnh trong từ trường ở nhiệt độ thấp nhất có thể (T0 = 80 K).. Sau đó chúng ta điều chỉnh nhiệt độ của hệ tăng lên đến giá trị 200 K (bước tăng nhiệt là 2 K), lúc này các giá trị MFC của hệ được ghi lại trong quá trình tăng nhiệt. Số liệu thu được là giá trị phụ thuộc của từ độ theo nhiệt độ, từ bảng số liệu đó, chúng ta có thể vẽ được các đường cong từ nhiệt của các mẫu nghiên cứu với các nồng độ Fe thay thế khác nhau.
Hình 3.7 chỉ ra các đường cong M(T) của hệ CaFexMn1-xO3 (x = 0,01; 0,03; 0,05) và cho thấy từ độ M của các mẫu giảm dần khi tăng nhiệt độ và đạt giá trị bằng 0 ở lân cận 140 K. Bằng cách cực tiểu hóa hàm dM/dT theo T (Hình 3.8), các giá trị nhiệt độ chuyển pha của các mẫu được xác định lần lượt là TN = 135,7 K; 133,5 K và 140,2 K tương ứng với x = 0,01; 0,03 và 0,05.
Hình 3.7. Đường cong từ nhiệt của các mẫu CaFexMn1-xO3 tại từ trường ngoài
500G
Hình 3.8. Sự phụ thuộc (dM/dT) của các mẫu CaFexMn1-xO3 vào nhiệt độ
Bảng 3.5 cho thấy các giá trị nhiệt độ chuyển pha hệ CaMnO3 chưa pha tạp và pha tạp với nồng độ thấp (≤ 5 %).
Bảng 3.5. Các giá trị tính toán TN theo độ rộng vùng cấm của hệ CaFexMn1-xO3
x TN (K) (theo dM/dT) 0,00 139,5 0,01 135,7 0,03 133,5 0,05 140,2
Từ các kết quả trên có thể thấy rằng khi nồng độ Fe tăng lên, nhiệt độ chuyển pha TN tương ứng của các mẫu giảm dần, điều này thể hiện tương tác sắt từ bị khử dần, nghĩa là hoàn toàn phù hợp với các kết quả tính toán giá trị tích phân trao đổi ở trên, tuy nhiên chỉ đối với mẫu pha tạp với nồng độ 5 % thì kết quả thực nghiệm lại có sự sai khác mà nguyên nhân của hiện tượng này còn cần phải được tìm hiểu kỹ hơn.
Từ đường cong từ nhiệt của các mẫu cũng chúng ta cũng có thể thấy rằng từ độ của các mẫu tại cùng một nhiệt độ đều giảm khi nồng độ pha tạp tăng lên. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng –JFe–Mn = 0,5 JMn–Mn [32] nên có thể kết luận việc pha tạp Fe vào sẽ làm giảm tương tác sắt từ giữa Mn3+–O–Mn4+.
Một trong những lý do khác làm giảm tương tác sắt từ nằm trong trạng thái đa hóa trị của Fe. Bên cạnh cặp tương tác Mn–O–Mn, còn có các cặp tương tác khác như Fe–O–Fe, Fe–O–Mn, với các hóa trị khác nhau Fe2+, Fe3+, Fe4+ thậm chí Fe5+. Trong số các cặp tương tác này có những cặp sắt từ nhưng cũng có những cặp phản sắt từ.