Giả sử hệ mạng tinh thể của PZT là hệ tứ diện (tetragonal), chúng ta có công thức tính toán hằng số mạng sau :
2 2 2 2 2 2 sin 2 c l a k h
trong đó: (hkl) – họ mặt tinh thể, θ - góc nhiễu xạ, λ – bước sóng của tia X (λCuKα = 0.154 nm), a và c là hằng số mạng.
Chọn các đỉnh nhiễu xạ của mẫu M018 như PZT (101), PZT (111), PZT (212) với các góc 2θ tương ứng là 30.9, 38.3, 69.2, chúng tôi tính được hằng số mạng của màng mỏng PZT đã chế tạo là: a = 4.040 Å, c = 4.107 Å với sai số tuyệt đối là Δa = 0.017 Å và Δc = 0.020 Å. Các kết quả tính toán này gần với các dữ liệu chuẩn của vật liệu PZT khối.
Ngoài ra, chúng tôi cũng thử tính toán kích thước hạt tinh thể theo công thức Sherrer: cos B k d B
Sử dụng đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh nhất (101) với độ bán rộng B = 0.0091 rad, hệ số hiệu chỉnh k = 0.9, góc θB= 15.5o, kích thước trung bình của hạt tinh thể PZT là
KẾT LUẬN
Trong luận văn này, chúng tôi đã tiến hành chế tạo vật liệu tổ hợp PZT/NiFe/CoFe bằng phương pháp phún xạ các màng mỏng sắt từ lên đế áp điện PZT phân cực ngang và phân cực dọc. Đồng thời, các màng mỏng PZT cũng được nghiên cứu chế tạo trên đế Si với lớp đệm SrRuO3 sử dụng phương pháp bốc bay bằng xung điện tử trong một số điều kiện công nghệ khác nhau. Các kết quả chính thu được trong luận văn bao gồm:
- Các mẫu tổ hợp PZT/NiFe/CoFe có các tính chất đặc trưng cho từng pha vật liệu điện và từ.
- Các kết quả khảo sát ảnh hưởng của điện trường lên tính chất của màng mỏng sắt từ cho thấy dưới tác dụng của điện trường, lớp áp điện tạo ra ứng suất đàn hồi tác động lên lớp sắt từ làm thay đổi từ độ của hệ vật liệu tổ hợp thu được. Bằng cách sử dụng điện trường thích hợp, từ độ của vật liệu sắt từ có thể được điều khiển bằng điện thế, đáng chú ý có thể đảo chiều của vectơ từ độ bằng các giá trị điện thế phù hợp.
- Các mẫu tổ hợp chế tạo trên đế PZT phân cực dọc có thế đảo từ nhỏ hơn so với các mẫu chế tạo trên đế PZT phân cực ngang, vào khoảng từ 33 V trở lên tuỳ thuộc vào hướng và độ lớn của từ trường ngoài.
- Nhiệt độ đế có ảnh hưởng lớn đến sự hình thành pha cấu trúc perovskite của màng PZT chế tạo trên đế Si có lớp đệm SrRuO3. Dưới 600oC, màng mỏng PZT không xuất hiện pha perovskite. Khi nhiệt độ thay đổi từ 500 - 600oC sẽ xuất hiện sự chuyển pha từ hoả điện sang perovskite. Với nhiệt độ trong khoảng 600oC - 650oC, màng mỏng PZT với cấu trúc perovskite mong muốn được hình thành.
Tiếng Việt
1. Nguyễn Năng Định, Vật lý và kỹ thuật màng mỏng, NXB ĐHQGHN, tr. 156 -157. 2. Nguyễn Hữu Đức, Vật liệu từ liên kim loại, “NXB ĐHQGHN”
Tiếng Anh
3. Ahmad Safari, Rajesh K. Panda, and Victor F. Janas, Ferroelectric Ceramics: Processing, Properties & Applications, Department of Ceramic Science and Engineering, Rutgers University, Piscataway NJ 08855, USA, pp. 31.
4. B. Jaffe, W. R. Cook Jr., and H. Jaffe, Piezoelectric Ceramics, Academic Press, London, (1971).
5. C. E. Land, J. Am. Ceram Soc., (1989), 72, 2059. 6. C. W. Nan, Physical ReviewB50, 6082 (1994).
7. Ce-Wen Nana, M. I. Bichurin, Shuxiang Dong and D. Viehland, G. Srinivasan, “Multiferroic magnetoelectric composites: Historical perspective, status, and future directions”, J.Appl.Phys, Vol 103, (2008) 031101.
8. Drexel University textbook, Piezoelectric material.
9. D. Roy, S.B. Krupanidhi and J.P. Dougherty, “Excimer laser ablated lead zirconate titanate thin films”, J. Appl. Phys. 69, (1991), 7930.
10. N.H. Duc, D.T. Huong Giang, V.N. Thuc, I. Davoli and F. Richomme, J. Magn. Magn. Mater., 272-276 (2004) e1597.
11. N.H.Duc, D.T Huong Giang, J.Alloys Compsd.449 (2008), 214-218 12. En.wikipedia.org/wiki/User:Cyferz
13. E. T. Keve, S. C. Abrahams, and J. L. Berkstein, J. Chem. Phys, 51, 4928 (1969); 53, 3279 (1970)
14. F.Bertaunt, F.forrat, and P.Fang, C.R. Acad. Sci. 256, 1958 (1963) 15. Francesco Pattini, PhD thesis, Università degli Studi di Parma
16. F.C. Matacotta and G. Ottaviani, “Science and technology of thin films”, (1995) World Scientific
17. G. A. Smolenskiĭ, Fizika Tverdogo Tela 4, 1095 (1962).
18. G. Srinivasan, E. T. Rasmussen, J. Gallegos, R. Srinivasan, Yu. I. Bokhan, and V. M. Laletin, Phys. Rev. B64, 214408 (2001).
19. D.T. Huong Giang, N.H. Duc, Sensors and Actuators A 149, 229–232, (2009). 20. H. Zheng et al., Science 303 (2004) 661.
21. H. Yang, Z.H. Chi, J.L. Jiang, W.J. Feng, Z.E. Cao, T. Xian, C.Q. Jin, R.C. Yu,
Journal of Alloys and Compounds 461 (2008) 1–5
22. Haimei Zheng, PhD thesis, Faculty of the Graduate School of the University of Maryland, College Park, (2004).
23. J. F. Scott, L. Kammerdiner, M. Paris, S. Traynor, V. Ottenbacher, A. Shawabkeh, and W. F. Oliver, J. Appl. Phys., (1988), 64, 787.
24. J. Ryu, S. Priya, K. Uchino, H.E. Kim, and D. Viehland, J. Korean Ceram. Soc.
39, 813 (2002).
27. J.S. Horwitz, K.S. Grabowski, D.B. Chrisey and R.E. Leuchtner, Appl. Phys. Lett.
59, 1991, 1565.
28. K. H. Shin, M. Inoue, and K. I. Arai, IEEE Trans. Magn. 34 (1998) 1324. 29. M. Avellaneda and G. Harshe, J. Intell, Mater. Syst. Struct. 5, 501 (1994). 30. M. Eibschütz and H. J. Guggenheim, Solid State Commun, 6, 737 (1968).
31. M. E. Lines and A. M. Glass, “in Principles of ferroelectrics”, Clarendon Press, Oxford Eng., (1977)
32. M Nistor, N B Mandach and J Perrière, 2008, J. Phys. D: Appl. Phys. 41 165205. 33. P.Recoed, C.Popov, J.Fletcher, E.Abraham, Z.Hunag, H. Chang, and R Whatmore,
Sensors and Actuators B: Chemical (2007)
34. P. Verardi, M. Dinescu and F. Craciun, Appl. Surf. Sci. 154-155, (2000), 514. 35. Q.D. Jiang, F.C. Matacotta, M.C. Konijnenberg, G. Mueller and C. Schultheiss,
Thin Solid Films, 241 (1994).
36. Shintaro Yokoyama, Yoshihisa Honda, Hitoshi Morioka, Gouji Asano, Takahiro Oikawa, Takashi Iijima, Hirofumi Matsuda and Hiroshi Funakubo, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 2003, pp. 5922 – 5926.
37. S. Miyazawa and N. Uchida, Opt. and Quantum Electronics, 1975, 7, 451.
38. Solomon H. Kolagani, American Physical Society, (2009) APS March Meeting, March 16-20, 2009.
39. T. Atou, H. Chiba,1 K. Ohoyama, Y. Yamaguchi, and Y. Syono, “Structure Determination of Ferromagnetic Perovskite BiMnO3”
40. P. D. Thang, D. T. Huong Giang, B. C. Tinh, T. M. Danh, N. H. Tuan, and N.H.Duc, Phys. stat. sol. (c) 4 (2007) 4585–4588
41. P.D. Thang, M.T.N. Pham, G. Rijnders, D.H.A. Blank, N.H. Duc, J.C.P. Klaasse and E. Brück, J. Korean Phys. Soc. 52, 2008, 1406.
42. Y.Jia,S. W. Or, L. W Chan, X.Zho, and H. Luo, Appl, Phys. Lett. 87, 222504 (2005)
43. Y.K.Fetisov, V.Mpetrov, G.Srivivasan, J.Mater. Res. 22, 2074 (2007).
44. Dwight Hunter, Will Osborn, Ke Wang, Nataliya Kazantseva, Jason Hattrick- Simpers, Richard Suchoski, Ryota Takahashi, Marcus L. Young, Apurva Mehta, Leonid A. Bendersky, Sam E. Lofland, Manfred Wuttig & Ichiro Takeuchi, Nature Communications 2.