a) Mẫu La0,3Sr0,7CoO3 b) Mẫu La0,5Sr0,5CoO3
Từ các đường cong này nhận thấy mẫu có chuyển pha sắt từ (FM) sang thuận từ (PM) tại nhiệt độ TC. Có thể xác định được nhiệt độ chuyển pha TC của mẫu La0,5Sr0,5CoO3 là 225 K và nhiệt độ chuyển pha Tc của mẫu La0,7Sr0,3CoO3 là 270 K ( đó là nhiệt độ ứng với điểm cắt trục hồnh tại tiếp tuyến kéo dài trên đường cong đẳng từ H=1000 Oe). Các đường cong (FC) và (ZFC) cho thấy trong vùng nhiệt độ T<225 K mẫu La0,5Sr0,5CoO3 là chất sắt từ (FM) và chuyển sang trạng thái thuận từ (PM) ở vùng nhiệt độ T>TC. Tương tự như vậy, trong vùng nhiệt độ T< 270 K mẫu
La0,7Sr0,3CoO3 là chất sắt từ và trong vùng nhiệt độ T> 270 K thì nó trở thành chất thuận từ. Như vậy, nhiệt độ Curie (TC) ở đây thể hiện sự chuyển pha sắt từ sang thuận từ, giữa hai mẫu thay thế Sr cho La có thể thấy rằng với x= 0,3 thì TC= 270 K cịn khi tăng x = 0,5 thì TC = 225 K. Như vậy khi thay thế Sr2+ cho La3+ đã làm thay đổi tỷ số Co3+
43
cấu trúc từ trực thoi ở mẫu x = 0,30 sang lập phương ở mẫu x = 0,50. Từ Hình 3.2 nhận thấy rằng đối với cả hai mẫu thì đường cong momen từ phụ thuộc nhiệt độ (ZFC) có xu hướng giảm mạnh theo nhiệt độ sau khi vượt qua một giá trị cực đại tại Tg cỡ 210 K (với x= 0,30) và Tg 188 K (với x= 0,50). Cịn đường cong M(T) trong trường hợp (FC) thì tăng rất mạnh theo sự giảm của nhiệt độ từ sau điểm chuyển pha TC, sau đó tăng chậm dần và tiến gần đến giá trị bão hòa ở vùng nhiệt độ thấp (< 100 K).
Từ hình 3.2 cịn nhận thấy các đường cong FC và ZFC bắt đầu tách xa nhau rất lớn khi T< Tg. Có thể giải thích một cách định tính như sau: khi mẫu được làm lạnh trong từ trường (FC) các spin hỗn loạn và linh động ở trạng thái thuận từ bắt đầu được định hướng trong từ trường, khi bị làm lạnh các spin bị đóng băng nhưng vẫn định hướng như cũ nên giá trị từ độ trong trường hợp FC vẫn lớn. Khi làm lạnh khơng có từ trường (ZFC) các spin định hướng hỗn loạn ở trạng thái thuận từ khơng bị thay đổi vì vậy giá trị từ độ thường nhỏ hơn. Mặt khác ở nhiệt độ thấp các đám thủy tinh bắt đầu hình thành mà trong đó các spin bị đóng băng. Những đám thủy tinh nằm gần như khơng đóng góp vào tổng momen từ của mẫu. Ở cả hai mẫu (x= 0,30) và (x= 0,50) đường cong M(T) trong trường ZFC, sau khi vượt qua điểm cực đại (Tg), momen từ giảm mạnh theo nhiệt độ đã cho thấy rằng trong các mẫu đã hình thành các đám thủy tinh („cluster – glass‟) hoặc spin glass trong vùng nhiệt độ T<188 K (mẫu La0,5Sr0,5CoO3) và T< 210 K (mẫu La0,7Sr0,3CoO3). Nhiệt độ Tg là điểm mà các đám thủy tinh bắt đầu hình thành trong mẫu. Để minh chứng thêm cho quá trình chuyển pha FM - PM chúng tôi đo đường cong từ trễ của mẫu La0,5Sr0,5CoO3 ở vùng nhiệt độ phòng. Sự phụ thuộc của mômen từ vào từ trường là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ (Hình 3.3).Điều này chứng tỏ trong vùng nhiệt độ T> TC mẫu là chất thuận từ.
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của mơmen từ vào từ trường của mẫu La0,5Sr0,5CoO3 trong vùng nhiệt độ phòng T> TC.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ độ vào nhiệt độ của mẫu La0,5Ca0,5MnO3 (Hình 3.4) được đưa ra để so sánh với mẫu La0,5Sr0,5CoO3. Ta thấy nhiệt độ TC của mẫu La0,5Ca0,5MnO3 khoảng 270 K, cao hơn khá nhiều so với mẫu La0,5Sr0,5CoO3 nhưng lại xấp xỉ với nhiệt độ TC của mẫu La0,7Sr0,3CoO3. Hình 3.4 cho thấy: đường cong M(T) của mẫu La0,5Ca0,5MnO3 trong các trường hợp FC và ZFC có dáng điệu khác hẳn so với các mẫu La1-xSrxCoO3. Điều này có thể cho rằng bởi nguyên tố Co
là ngun tố có từ tính mạnh cịn Mn là ngun tố có tính từ yếu hoặc có thể do ảnh hưởng bởi một số điều kiện về q trình cơng nghệ chế tạo mẫu. Phân tích từ Hình 3.4 thấy rằng: trong mẫu La0,5Ca0,5MnO3 ngoài chuyển pha sắt từ (FM) – thuận từ (PM) còn một trạng thái đặc biệt thứ hai đó là trạng thái trật tự điện tích Tco= 150 K ứng với chuyển pha từ trạng thái (FM) sang phản sắt từ (AFM). Thông thường trong các hệ vật liệu La1-xAxMnO3 (với A là kim loại kiểm thổ) luôn xuất hiện chuyển pha
45
Tco tại x = 0,50 . Tuy nhiên, tại mẫu nghiên cứu La0,5Sr0,5CoO3 chúng tôi không phát hiện thấy chuyển pha TCo ở cả phép đo M(T) và phép đo điện trở R(T).
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ độ vào nhiệt độ của mẫu
La0,5Ca0,5MnO3