1.2.3. Tớnh chất điện- từ của vật liệu perovskite
Ở cấu trỳc sơ khai ban đầu (ở cỏc vị trớ A và B chỉ cú 2 nguyờn tố) thỡ
perovskite mang tớnh chất điện mụi phản sắt từ. Trong một vật liệu perovskite cú thể cú rất nhiều tớnh chất ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau [100].
1.2.3.1. Tớnh chất điện
Nhờ sự pha tạp, tớnh chất dẫn điện của perovskite cú thể thay đổi từ tớnh điện mụi sang tớnh dẫn kiểu bỏn dẫn, hoặc thậm chớ mang tớnh dẫn kiểu kim loại, hoặc
'' r ' ' /2 '' max rs r r ' r ' rs rs' r'/2 ' r ' '
tớnh chất điện đặc biệt là trật tự điện tớch, trạng thỏi mà cỏc hạt tải dẫn bị định xứ trong một khoảng khụng gian [16, 92]. Một số perovskite thể hiện tớnh siờu dẫn. Ngoài ra, một số perovskite pha tạp loại n cũn cú hiệu ứng đặc biệt, cú ý nghĩa ứng dụng cao đú là hiệu ứng hệ số nhiệt- điện trở dương (PTCR).
1.2.3.2. Tớnh chất từ [42]
Thụng thường, perovskite chứa nguyờn tố từ tớnh là phản sắt từ, tuy nhiờn tớnh chất
này cú thể biến đổi thành sắt từ nhờ sự pha tạp cỏc nguyờn tố khỏc nhau. Sự pha tạp cỏc nguyờn tố dẫn đến việc tạo ra cỏc ion mang hoỏ trị khỏc nhau ở vị trớ B, tạo ra
cơ chế tương tỏc trao đổi giỏn tiếp, kiểu trao đổi kộp mang tớnh sắt từ. Điều đặc biệt
là tớnh chất từ cú thể thay đổi trong nhiều trạng thỏi khỏc nhau ở cựng một vật liệu. Khi ở trạng thỏi sắt từ, một số perovskite từ tớnh pha tạp đất hiếm cú thể thể hiện hiệu ứng từ trở khổng lồ, hoặc hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ, hoặc trạng thỏi thuỷ tinh- spin ở nhiệt độ thấp [121].
1.2.4. Cỏc mụ hỡnh để giải thớch tớnh dẫn điện của vật liệu perovskite
Perovskite pha tạp thường cú tớnh bỏn dẫn. Trong bỏn dẫn, khi khảo sỏt cỏc tớnh chất vật lý của vật liệu, ta thường bỏ qua sự mộo mạng do điện tử gõy ra. Điều
này khụng đỳng đối với hợp chất perovskite cú cấu trỳc mạng tinh thể ion. Điện tử
trong tinh thể ion làm biến dạng mạng tinh thể ion ở lõn cận nú, tự tạo ra một hố thế và tự bị định xứ trong đú. Để điện tử thoỏt khỏi cỏc hố thế này, điện tử cần một
năng lượng khỏ lớn. Từ hiện tượng trờn, năm 1933, Landau đó đưa ra mụ hỡnh
polaron và mụ hỡnh này được nghiờn cứu cụ thể bởi Mott và Gurney.
1.2.4.1. Polaron
1.2.4.1.1. Sự hỡnh thành polaron
Sự tương tỏc của điện tử và trường phõn cực sinh ra bởi biến dạng mạng tinh thể xung quanh nú dẫn đến sự hỡnh thành cỏc polaron trong tinh thể. Khỏi niệm
polaron được minh hoạ như sau: Mỗi điện tử khi nhảy từ trạng thỏi định xứ này
sang trạng thỏi định xứ khỏc nú sẽ tương tỏc với cỏc ion mạng lõn cận, gõy nờn sự mộo mạng tinh thể do sự dịch chuyển vị trớ của cỏc ion dương (õm) bị hỳt (đẩy) về
đỏm mõy phõn cực. Polaron chớnh là chuẩn hạt được tạo thành do điện tử tương tỏc
với sự phõn cực của mạng tinh thể ion do điện tử tạo ra. Kớch thước của polaron cú thể coi là khoảng khụng gian cú bỏn kớnh rp xung quanh điện tử dẫn mà ở đú vật
liệu bị phõn cực bởi chớnh điện tử này [100]. Mụ hỡnh polaron tĩnh điện được minh hoạ trờn hỡnh vẽ 1.20. Cường độ tương tỏc giữa cỏc electron và phonon được đặc trưng bởi hằng số liờn kết khụng cú thứ nguyờn do Frohlich đề xuất và được gọi là hằng số liờn kết Frohlich. Bảng 1.3 cho biết hằng số của một số chất rắn.