Tính chất điện:
2.1.1. Quy trình chế tạo mẫu.
Có rất nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo vật liệu Perovskite được áp dụng như: phương pháp đồng kết tủa, phương pháp Sol-gel, phương pháp phản ứng pha rắn để chế tạo mẫu dạng khối, phương pháp phún xạ Catot để chế tạo mẫu dạng màng,….Ở mỗi phương pháp đề có những ưu, nhược điểm khác nhau. Trong đó phương pháp phản ứng pha rắn là phương pháp thông dụng nhất để chế tạo vật liệu Perovskite. Các tính chất điện và từ của vật liệu Perovskite phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể và các điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu. Điều quan trong nhất đó là phải chế tạo được mẫu đơn pha phục vụ cho quá trình nghiên cứu. Do vậy, chế tạo mẫu đóng vai trị rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu.
Trong q trình thực hiện luận văn chúng tơi sử dụng phương pháp phản ứng pha rắn( phương pháp gốm) để chế tạo mẫu. Đây là phương pháp đơn giản, ít tốn kém, khơng địi hỏi quá nhiều thiết bị đắt tiền, dễ thực hiện và phù hợp với điều kiện phịng thí nghiệm. Tuy nhiên việc chế tạo mẫu bằng phương pháp này có nhược điểm đó là có thể gây ra sự kém đồng nhất trong mẫu. Mẫu được thực hiện tại bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp Trường Đại học khoa học tự nhiên Đại học Quốc Gia Hà Nội. Trong qúa trình chế tạo mẫu chúng tơi đã thực hiện các biện pháp khắc phục những nhược điểm trong việc chế tạo mẫu bằng phương pháp gốm, bằng cách chúng tôi lựa chọn các chế độ nghiền, trộn, ép và ủ mẫu trong những khoảng thời gian khác nhau nhằm tìm ra một quy trình chế tạo mẫu phù hợp để có được sản phẩm chất lượng tốt phục vụ cho quá trình nghiên cứu.
Phương pháp gốm: Cơ sở của phương pháp này chính là q trình khuếch tán của các nguyên tử chất rắn khác loại vào nhau tạo ra hợp chất, đây cũng là phương pháp truyền thống để chế tạo các oxit phức hợp. Trong phương pháp này người ta trộn lẫn các oxit hoặc một số muối cacbonnat, muối axetat hoặc các muối khác của các kim loại hợp phần, sau đó hỗn hợp được nghiền trộn, ép và nung lại nhiều lần để tạo ra sản phẩm. Quá
trình khuếch tán xảy ra mạnh khi các hợp chất được nung ở nhiệt độ khoảng 2/3 so với nhiệt độ nóng chảy thấp nhất của một trong các pha rắn tham gia phản ứng. Quá trình khuếch tán làm cho hợp chất có được sự đồng nhất về thành phần hóa học. Trong q trình khuếch tán các nguyên tử tương tác với nhau để hình thành các liên kết hóa học mới hay nói một cách khác các phản ứng hóa học đã xảy ra ngay trong pha rắn. Vì vậy mà phương pháp này cịn gọi là phương pháp phản ứng pha rắn.
Về cơ bản quá trình chế tạo mẫu bằng phương pháp phản ứng pha rắn được thực hiện theo sơ đồ sau:
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình chế tạo mẫu bằng phương pháp phản ứng pha rắn
Trong sơ đồ trên giai đoạn (1) có nhiệm vụ tính tốn phối liệu ban đầu sao cho đạt tỉ lệ hợp thức danh định của sản phẩm mong muốn. Giai đoạn (2) có nhiệm vụ nghiền mịn nguyên liệu nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa các chất phản ứng và khuếch tán đồng đều các chất trong hỗn hợp. Giai đoạn (3) ép thành viên nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc giữa các chất phản ứng. Kích thước và độ dày của các viên mẫu phụ thuộc vào khuân mẫu và dạng hình học cần thiết khi nghiên cứu. Áp lực nén tùy thuộc vào yêu cầu chế tạo mẫu có thể đạt tới vài tấn/cm2. Trong thực tế để giảm độ xốp của viên nén ta cần thực hiện đồng thời việc gia nhiệt trong quá trình nén hoặc nghiền trộn và ép thành viên nhiều lần sau khi xử lý nhiệt. Giai đoạn (4) là giai đoạn quan trọng nhất ở giai đoạn này các phản ứng hóa học ở pha rắn xảy ra nhờ xúc tác nhiệt độ. Vì rằng phản ứng ở pha rắn khơng thể thực hiện được hồn tồn nên trong sản phẩm vẫn cịn chất ban đầu chưa phản ứng hết nên thường thực hiện các quá trình nghiền trộn, ép, nung lại vài lần đến khi phổ XRD cho biết hợp chất (mẫu chế tạo) là đơn pha và ta có được sản phẩm như mong muốn. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi chon chế độ nung mẫu trong khoảng nhiệt độ 10000C-12000C trong thời gian dài. Theo đó là thực hiện quá trình ủ mẫu ở 6000C-6500C nhằm làm tăng độ đồng nhất của mẫu sau đó để mẫu nguội theo lị đến nhiệt độ phòng.