Chương 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4 Từ trở trong vùng từ trường thấp (H=0.00.4T) của hệ
La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x=0.000.30)
Hình 3.13 : Kết quả đo CMR(H)T của mẫu La2/3Pb1/3Mn0.95Co0.05 O3
Hình 3.14 : Kết quả đo CMR(H)T của
mẫu La2/3Pb1/3Mn0.90Co0.10 O3
Hình 3.16: Kết quả đo CMR(H)T của mẫu La2/3Pb1/3Mn0.70Co0.30 O3
Từ hình 3.12 đến hình 3.16 là các đường cong từ trở phụ thuộc từ trường ở những nhiệt độ xác định của các mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCox O3 (x = 0.00 – 0.30). Nhận thấy rằng các đường cong về cơ bản đều có dạng hình chữ V đối xứng nhau qua trục tung và tỉ số từ trở (CMR) tăng theo từ trường ở những nhiệt độ xác định. Đây là một minh chứng về mặt hiện tượng luận trong quá trình tăng từ trở. Bởi vì khi từ trường tăng đã làm cho sự định hướng mômen từ của các lớp Mn trở lên tốt hơn, quá trình tán xạ từ của các điện tử dẫn giảm xuống do đó điện trở của mẫu giảm và tỉ số CMR tăng theo từ trường.
Từ các đường cong CMR phụ thuộc vào từ trường, chúng tôi đã xác định được giá trị từ trở cực đại ở những nhiệt độ xác định của các mẫu. Các giá trị này được đưa ra trong bảng 3.5 đến 3.9
Bảng 3.5: Giá trị CMR cực đại ở các nhiệt độ xác định của mẫu La2/3Pb1/3MnO3
T (K) 126 145 165 183 210 220 CMRmax (%) 10,96 9,67 7,26 6,26 4,70 4,03
T (K) 125 155 193 217 230 269 CMRmax (%) 11,47 9,27 6,32 5,00 4,16 3,20
Bảng 3.7: Giá trị CMR cực đại ở các nhiệt độ xác định của mẫu La2/3Pb1/3Mn0.9Co0,10 O3
T (K) 130 141 155 195 209 240 CMRmax (%) 8,78 8,08 6,94 5,40 3,93 2,98
Bảng 3.8: Giá trị CMR cực đại ở các nhiệt độ xác định của mẫu La2/3Pb1/3Mn0.8Co0,20O3
T (K) 130 140 150 175 197 248 CMRmax (%) 6,16 5,72 5,08 4,20 3,70 1,40
Bảng 3.9: Giá trị CMR cực đại ở các nhiệt độ xác định của mẫu La2/3Pb1/3Mn0.7Co0,30O3
T (K) 125 132 141 178 190 200 CMRmax (%) 4,4 4,21 3,91 3,40 2,60 2,10
Từ các kết quả thu được trong các bảng 3.5 đến bảng 3.9 chúng tôi đã xây dựng được đường cong CMRmax phụ thuộc vào nhiệt độ của các mẫu La2/3Pb1/3Mn1-
xCoxO3 (x = 0.00 – 0.30) như hình 3.17. Từ các đường cong trên hình 3.17 nhận thấy rằng: tỉ số CMRmax giảm dần khi nhiệt độ tăng đối với tất cả các mẫu khảo sát. Kết quả này có thể được giải thích như sau: Trong vùng nhiệt độ khảo sát, từ trường nhỏ H = 0.4T không gây ảnh hưởng nhiều tới sự định hướng của các mơment từ trong mẫu do đó khi nhiệt độ tăng lên nó cũng khơng làm thay đổi đáng kể giá trị điện trở của mẫu khi có từ trường và khi khơng có từ trường. Vì vậy từ trở của mẫu
giảm đi khi nhiệt độ tăng. Thêm vào đó là cực đại trên đường cong điện trở trong trường hợp có từ trường đã lệch một chút ít về phía nhiệt độ cao so với trường hợp khơng có từ trường. Các đường cong từ trở cịn cho thấy nhiệt độ càng cao thì sự phụ thuộc của CMR vào nhiệt độ càng trở nên tuyến tính và tại một nhiệt độ xác định, giá trị từ trở cực đại cũng giảm dần khi nồng độ pha tạp Co tăng lên.
Bảng 3.10 đưa ra các giá trị từ trở cực đại xác định được của từng mẫu qua phép đo từ trở ở những nhiệt độ xác định trong vùng từ trường 0.0T - 0.4T.
Bảng 3.10: Tỷ số CMR(%) cực đại của các mẫu
Hệ mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 x CMRmax(%) Nhiệt độ (K) 0,00 10,96 126 0,05 11,47 125 0,10 8,78 130 0,20 6,16 130 0,30 4,4 125
Hình 3.17: Đường cong CMRmax phụ thuộc nhiệt độ của các mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0.00 – 0.30)
Hình 3.18 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tỷ số từ trở cực đại vào nồng độ pha tạp Co của hệ mẫu La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (x = 0.00 - 0.30). Nhận thấy rằng, giá trị tỷ số từ trở cực đại CMRmax của các mẫu trong hệ đã giảm theo nồng độ pha tạp. Ở giá trị pha tạp nồng độ Co thấp x = 0.05, chúng tôi thu được giá trị từ trở cực đại lớn nhất. Tiếp đó giá trị này giảm gần như tuyến tính khi tăng nồng độ pha tạp Co. Nguyên nhân chính ở đây có thể liên quan đến sự thay thế các nguyên tử Co cho Mn vào khung cấu trúc MnO6, sự chuyển đổi các ion Mn3+ thành Mn4+ và sự cạnh tranh các tương tác DE - SE. Sự suy giảm dần tương tác DE dẫn đến sự tăng của tương tác SE khi nồng độ thay thế các kim loại chuyển tiếp 3d tăng lên trong vị trí B của cấu trúc perovskite ABO3. Khi đó vật liệu có thể biểu hiện tính phản sắt từ điện mơi.
Hình 3.18: Sự phụ
thuộc của tỷ số CMR
max(%) vào nồng độ
KẾT LUẬN
1. Chúng tôi đã chế tạo được hệ hợp chất Perovskite La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 (với x=0.0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3) đơn pha với cấu trúc thộc dạng Hexagonal. Giá trị các hằng số mạng giảm theo nồng độ thay thế của Co cho Mn tăng lên trong hệ hợp chất này.
2. Xác định được các nhiệt độ chuyển pha Curie (TC). Các giá trị TC giảm dần theo sự gia tăng của nồng độ pha tạp Co.
3. Đường cong điện trở của hệ mẫu chuyển dần từ kim loại sang bán dẫn/điện môi khi nồng độ Co tăng lên. Các đường cong điện trở vùng bán dẫn điện môi được làm khớp theo hàm R = R0 eEg/k TB . Trên cơ sở đó, chúng tôi xác định được một số giá trị năng lượng kích hoạt Eg trong hệ mẫu nghiên cứu.
4. Các đường cong từ trở của mẫu trong vùng từ trường 0.0-0.4T , ở những nhiệt độ xác định đều có dạng chữ V đối xứng. Giá trị lớn nhất của từ trở thu được là 11,47% tại 125K đối với mẫu x=0.05. Giá trị từ trở của các mẫu trong hệ giảm gần như tuyến tính theo nồng độ pha tạp Co tăng lên.
5. Giải thích cho các kết quả thu được dựa trên các mơ hình tương tác DE, SE, sự cạnh tranh tương tác giữa chúng và sự đồng tồn tại các hóa trị với các trạng thái spin khác nhau của Co khi thay thế cho vị trí của Mn trong hợp chất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Đình Cự, (1998), Vật Lý Chất Rắn, NXB Khoa Học và Kĩ Thuật Hà Nội. 2. Vũ Thanh Mai, (2007), Nghiên cứu các chuyển pha và hiệu ứng thay thế trong
các chất perovskite manganite, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học
Quốc Gia Hà Nội.
3. Đỗ Hồng Minh, (2001), Tính chất vật lý trong hệ hợp chất perovskite manganite gốc lantan, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà
Nội.
4. Phạm Hồng Quang, (2007), Giáo Trình: Các phép đo từ, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
5. Nguyễn Huy Sinh, (2007), Tập bài giảng: Các vấn đề mới của từ học hiện đại, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
6. Đỗ Việt Thắng, (2008), Tính chất điện và từ trong hệ hợp chất La_Pb_Mn_O
pha tạp kim loại 3 d, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia
Hà Nội.
7. Nguyễn Anh Tuấn, (2002), Nghiên cứu tính chất từ điện trở khổng lồ trong các màng mỏng chứa Co, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học
Quốc Gia Hà Nội.
8. Nguyễn Anh Tuấn, (2005), Nghiên cứu tính chất từ - điện trở của các hợp chất
La0.67Ca0.33Mn1-xCuxO3, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
9. A.Fert and P. Bruno (1994), “Interlayer Coupling and Magnetoresistance in
Multilayers” in Ultrathin Magnetic Structures II, ed. By J.A.C. Bland and B.
Heinrich, Spinger – Verlag Pub. Berlin – Heidelbarg – New York – London – Pari – Tokyo – Hong Kong – Barcelona – Budapest, pp.82-117.
10. Billinge S. J. L., DiFrancesco R. G., kwei G. H., Neumeier J. J., and J. D. Thompson “ Direct Observation of Lattice Polaron Formation in the Local Structure of La1-xCaxMnO3”, 58 (1996) 724.
11. C. Kittel (1986), Introduction to Solide state Physics , Sixth edition, John
Wiley and Sons, Inc., New York, Chichester, Brisbance, Toronto, Singapore, tab. 1, pp. 55.
12. C.S. Roumenin (1994), “Solid State magnetic sensors”, Vol. 2 in Handbook of sensors and actuators, ed. By S. Middelhoek, Elsevier, pp.47.
13. E.H. Hall (1879), Am.J.Math. 2, pp. 287; phil. Mag. 1880 [5] 10, pp. 301 (“Magnetoresistance” by G.L. Pearson, Methods of Experimental Physics,
Vol. 6-Part B: Solid State Physics, ed. By K. Lark-Horovitz and V.A. Johnson, Academic Press, New York –Lodon, 1959, pp.160).
14. E.P. Wohlflarth (1980), “ Iron, Cobalt and Nickel”, Chapter 1 in Feromagnetic
material, ed. By E.P. Wohlfarth, North-Holland P`ublishing Company, pp.52.
15. G.L Pearson and H. Suhl (1951), Phys. Rev. 83, pp. 768 ( “
Magnetoresistance” by G.L. Pearson, Methods of Experimental Physics, Vol.
6-Part B: Solid State Physics, ed. By K. Lark-Horovitz and V.A. Johnson,
Academic Press, New York –Lodon, 1959, pp.160).
16. H. Tomlison, (1883), phil. Trans. Roy. Soc. London, ser. A 174, pp. 1 ( “Magnetoresistance” by G. L. Pearson, Methods of Experimental Physics,
Vol. 6-Part B: Solid State physics, ed.by K. Lark-Horovitz and V.A.Johnson,
Academic Press, New York-London, 1959, pp.160).
17. I.A. Campbell and A. Fert (1982), “Transport properties in ferromagnets” Ferromagnetic Materials, ed. By E.P. Wohlfarth, North Holland, Amsterdam, vol. 3, pp. 769.
18. L. Eckertová (1986), Physics of thin films (second revised edition), Plenum
Press, New York and London – SNTL, Publishers of Technical Literature, Prague, pp. 78.
19. L. Kelvin (1884), Mathematiccal and Physical papers, Cambridge Univ.
Press, London and New York, Vol. 2, pp. 307 ( “Magnetoresistance” by G.L.K. Lark-Horovitz and V.A. Johnson, Academic Press, New York-London, 1959, pp.160).
20. N.W. Ashcroft and N.D. Mermin (1976), Solid State Physics, Harcourt Brace Jovanovich College Publishers, Ford Worth – Philadelphia – San Diego – New York – Orlando – Austin – San Antonio – Toronto – Montreal – London – Sydney – Tokyo.
21. P. Ciureanu and H. Gavrila (1990), Magnetic Heads for Digital Recording,
Elsevier publisher. Amsterdam – Oxford – New York – Tokyo.
22. P. Ciureanu (1992), “Magnetoresistive Sensors” Thin film resistive ed. By P.Ciureanu and S. Middelhoke, Institute of Physics Publishing, Bristol, Philadelphia, New York.
23. P. Kapitza (1929), Proc. Roy. Soc. A123, pp. 292 (“ Magnetoresistance” by G.L. Pearson, Methods of Experimental Physics, Vol. 6 -Part B: Solid State
Physics, ed. By K. Lark-Horovitz and V.A. Johnson, Academic Press, New York –London, 1959, pp.160).
24. P. Lenard (1890), Ann. Physik [3] 39, pp. 619 ( “Magnetoresistance” by G.L. Pearson, Methods of Experimental Physics, Vol. 6-Part B: Solid State Physics, ed. By K. Lark-Horovitz and V.A. Johnson, Academic Press, New York – Lodon, 1959, pp.160).
25. R.I. Potter (1974), Phys. Rev., B10, p.4226 ( “Magnetoresistive Sensors” by P. Ciureanu in Thin film resistive sensors ed. by P.Ciureanu and S. Middelhoke, Institute of Physics Publishing, Bristol, Philadelphia, New York 1992).
26. W. Thomson (1856), “Magnetoresistive sensors” by P. Ciureanu in Thin film resistive sensors e.d by P. Cireanu and S. Middelhoek, Institute of Physics Publishing, Bristol, Philadelphia, New York 1992.