CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.7. Đo hiệu ứng từ nhiệt – Xác định sự thay đổi entropy từ
Phép đo hiệu ứng từ nhiệt để xác định sự thay đổi entropy từ của các mẫu được tiến hành bằng phương pháp từ trường xung tại ITIMS. Phương pháp xác định hiệu ứng này đãđược mô tả chi tiết trong chương 2.Đồ thị sự phụ thuộc của đường cong từ hóa vào từ trường ở những nhiệt độ xác định của các mẫu nghiên cứu thu được như sau:
Hình 3.17: Sự phụ thuộc của mơmen từ vào từ trường của mẫu La0,60Ca0,30MnO3-δ
Hình 3.18: Sự phụ thuộc của mômen từ vào từ trường của mẫu La0,70Ca0,30MnO3-δ
μ0H (T) M ( e mu /g ) 0 2 4 6 0 80 40 290 K 200 K 225 K 240 K 260 K 250 K 265 K 270 K 275 K 280 K
H×nh 3.8. Họ đ- ờng cong mơmen tõ phơ
thc vµo tõ tr- êng ngoµi cđa c¸c mÉu La0,7Ca0,3MnO3-
Hình 3.19: Sự phụ thuộc của mơmen từ vào từ trường của mẫu La0,60Ca0,40MnO3-δ
Các hình 3.17, 3.18 và 3.19 mô tả đường đẳng nhiệt của mẫu La0,60Ca0,30MnO3-δ và mẫu La0,70Ca0,30MnO3-δ theo từ trường từ 0 T đến 5 T với độ chênh lệch nhiệt độ khác nhau trong vùng nhiệt độ 220K - 300K. Từ đồ thị thấy rằng: Càng gần nhiệt độ chuyển pha TC thì cácđường đẳng nhiệt càng tuyến tính. Từ các đường đẳng nhiệt thu được ta có thể tính được sự biến thiên entropy từ theo nhiệt độ ở những từ trường xác định theo công thức:
i i 1 mag i max i i i 1 M M S T , H H T T (3.3)
Với Mi và Mi+1 là các giá trị độ từ hoá xác định được tại các nhiệt độ Ti và Ti+1 trong từ trường Hi.
Sự biến thiên entropy từ theo nhiệt độ của mẫu La0,60Ca0,30MnO3-δ, La0,70Ca0,30MnO3-δ và mẫu La0,60Ca0,40MnO3-δ được mô tả ở các hình 3.20, hình 3.21 và hình 3.22.
Hình 3.20: Sự biến thiên entropy từ theo nhiệt độ của mẫu La0,60Ca0,30MnO3-δ
Hình 3.21: Sự biến thiên entropy từ theo nhiệt độ của mẫu La0,70Ca0,30MnO3-δ
0 5 10 160 190 220 250 280 310 T (K) H = 5 T H = 3 T H = 1 T c) - SM ( J/ k g. K )
Hình 3.22: Sự biến thiên entropy từ theo nhiệt độ của mẫu La0,60Ca0,40MnO3-δ
Hình 3.20 cho thấy, giá trị entropy lớn nhất xác định được ứng với các từ trường 1 T, 3 T, 5 T tương ứng là 2,05 J/kgK, 4,42 J/kgK, 5,85 J/kgK. Các cực đại này đều ứng với nhiệt độ T ~ 278 K, nghĩa là giá trị cực đại của biến thiên entropy từ xảy ra xung quanh nhiệt độ chuyển pha TP. Có thể cho rằng sự khác nhau của biến thiên entropy từ trong mẫu thiếu lantan này đã cóđiểm khác với mẫu đủ lantan vì thơng thường độ biến thiên ∆Smag cực đại của các mẫu xảy ra xung quanh vùng nhiệt độ chuyển pha TC. Bảng 3.5 đưa ra giá trị biến thiên entropy từ cực đại ∆Smag của cácmẫu nghiên cứu đã xácđịnh được.
Bảng 3.6: Giá trị ∆Smagcủa các mẫu nghiên cứu.
Mẫu TC (K) Smaxmag (J/kg.K) H (T)
5,85 5 4,42 3 La0,60Ca0,30MnO3- 300 2,05 1 9,3 5 7,5 3 La0,70Ca0,30MnO3- 285 2,5 1 5,5 5 3,7 3 La0,60Ca0,40MnO3-δ 275 1,95 1
So sánh các giá trị ∆Smag của các mẫu nghiên cứu, nhận thấy rằng, mẫu thiếu lantan La0,60Ca0,30MnO3-δ có ∆Smag = 5,85 J/kg.K ở 5 T trong khi đó mẫu La0,70Ca0,30MnO3-δ có ∆Smag = 9,3 J/kg.K ở 5 T và giá trị ∆Smag của mẫu La0,60Ca0,40MnO3-δ là 5,5 J/kg.K. Giá trị ∆Smagở 5 T của mẫu thiếu lantan thu được là khá cao so với các mẫu khác, mặc dù giá trị này thấp hơn so với mẫu La0,70Ca0,30MnO3-δ. Bởi vì trong dãy La1-xCaxMnO3-δ, các kết quả nghiên cứu cho thấy các thông số thu được trên mẫu x = 0,30 hoặc x = 1/3 thường là tối ưu. Như vậy, mẫu thiếu lantan trong nghiên cứu của chúng tơi có giá trị ∆Smag khá lớn ở gần vùng nhiệt độ phòng.Điều này cho thấy khả năng ứng dụng vật liệu vào việc làm lạnh từ ở vùng xung quanh nhiệt độ phòng hoặc cao hơn.
KẾT LUẬN
1. Đã chế tạo thành công các mẫu nghiên cứu, đơn pha với cấu trúc trực thoi thuộc họ Perovskite.
2. Xác định được thành phần của mẫu từ phép đo EDS, so sánh với thành phần danh định, kết hợp với giá trị Ơxy thu được từ các mẫu có thể đóng góp vào giải thích cho sự thay đổi các tính chất của hợp chất thiếu lantan và hợp chất đủ lantan.
3. Đã xácđịnh được mẫu thiếu lantan La 0,60Ca0,30MnO3-δ có chuyển pha sắt từ - thuận từ với nhiệt độ chuyển pha cao TC = 300 K và chuyển pha kim loại - điện môi ở nhiệt độ TP = 272 K và không tồn tại trạng thái trật tự điện tích trong vùng nhiệt độ khảo sát.
4. Sự thay đổi của entropy của mẫu La0,60Ca0,30MnO3-δ xác định được thông qua phép đo hiệu ứng từ nhiệt có giá trị khá lớn ở nhiệt độ phòng với ∆Smag = 5,85 J/kg.K khi H = 5 T tại TC = 300 K. Giá trị này cho thấy hợp chất thiếu lantan có khả năng ứng dụng cho vật liệu làm lạnh từ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu Tiếng Việt
[1]. Nguyễn Châu (2000), Gắn chặt công tác nghiên cứu khoa học và đào tạo cán
bộ trẻ, vnu.edu.vn/btdhqghn/Vietnamese/c1483/2004/12/N6739.
[2]. Nguyễn Huy Sinh, Nguyễn Phú Thùy, Hoàng Đức Quang (8/2001), Một số
tính chất của hợp chất La1 - xCaxMnO3, Báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn toàn quốc lần thứ III – Nha Trang.
2. Tài liệu Tiếng Anh
[3]. Anderson P. W. Hasegawa. (1995), Physic Rew. 100, p. 675.
[4]. E. Amzallag, N. Piccioli (1996), Electromagnestisme, Ediscience International.
[5]. Guo Z. B., Du Y. W., Zhu J. S., Huang H., Ding W. P., Feng D. (1997), Phys.
Rev. Lett. P. 78 -1142.
[6]. Hajung Song, Woojin Kim, Soon-Ju Kwon, Jeongsoo Kang (2001), Jour.
Appl. Phys., Vol. 89, No. 6, p. 3398.
[7]. H. D. Megaw (1946), Phys. Soc., p. 133 - 326.
[8]. H. Y. Hwang, S.–W. Cheong, P. G. Radaelli, M. Marezio, B. Batlogg (1995),
Phys. Rev. Lett., Vol. 75, No. 5, p. 914.
[9]. Ibarra M. R. and Deteresa J. M. “Magnetotransport and Magnetoelastic Effects in Manganese-Oxide Perovskites”Phys. Rev., 187, pp. 203-405.
[10]. Jonker G. H. E. Al (1950), J. Phys. 16. pp. 1420.
[11]. M. Fath, S. Freisem, A. A. Menovsky, Y. Tomioka, J. Aarts, and J. A. Mydosh
(1999), "Spatially Inhomogeneous Metal-insulator Transition in Doped Manganutes", Science 285, p. 1540 - 1542.
[12]. M. V. Abrashev, V. G. Ivanov, M. N. Iliev, R. A. Chakalov, R. I. Chakalova,
C. Thomsen (1999), Phys. Stat. Sol., 215, p. 631.
[13]. Michael Ziese (2001), Spin Electronics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, p.
89-116.
[14]. P. G. Radaelli, D. E. Cox, M. Marezio, S. –W. Cheong (1997), Phys. Rev. B, Vol. 55, No. 5, p. 3015.
[15]. P. Ramirez, S.–W. Cheong, P. Schiffer (1997), J. Appl. Phys., 81, p. 5337. [16]. P. Schiffer, A. P. Ramirez, W. Bao, S, -W. Cheong (1995), Phys. Rev. Lett.,
Vol. 75, No. 18, p. 3336.
[17]. Rao G. H., Sun J. R., Kattwinkel A., Haupt L., Borner K., Schimitt E. and Gmelin E., (1999), “Magnetic, electric and thermal properties of La0,7Ca0,3Mn1-xFexO3 compounds”,Physica B 269, pp. 379-385.
[18]. R. Kajimoto, H. Yoshizama, H. Kawano, H. Kuwahara, Y. Tokuda, K. Ohoyama, M. Ohashi (1999), Phys. Rev. B 60 , p. 9506.
[19]. R. Mahediral, R. Mahesh, A.K. Raychaudhury, C.N.R. Rao (1996), Solid State Communicatión 99, p. 149.
[20]. Roder H., Zang J., and Bisshop A. R. (1996), ibid., 76, pp. 1356.
[21]. S. Kolesnik, B. Dabrowski, Z. Bukowski and J. Mais (2001), Jour. Appl. Phys. Vol. 89 No. 2, p. 1271.
[22]. Tokura Y. (1997) et al.., Phys. Rew. B, 41, p. 11675.
[23]. V. Goldschmidt, (1958), Geochemistry (Oxford University Press).
[24]. Zener C. (1951), Physics Review 81, p.440.
[25]. Zhang L. W., Feng G., Liang H., Cao B. S., Meihong Z., and Zhao Y. G., (2000), “The magnetotransport properties of LaMn1-xCrxO3 manganites”,J. Magn. Magn. Mater. 219, pp. 236 - 240.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN
1. Vu Van Khai, Do Viet Thang, Nguyen Minh Thuy, Nguyen Huy Sinh (2008),
Electronic and magnetic properties of La2/3Pb1/3Mn1-xCoxO3 compounds,