Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Lý do chọ đề tài.

Lý do chọ đề tài.

Tải bản đầy đủ - 0trang

cực điện lớn trong các màng mỏng epitaxial BiFeO3 [21], [52] và



1



phát hiện về liên kết điện - từ mạnh trong các vật liệu TbMnO3, TbMn2O5 [24].

Vật liệu multiferroic được quan tâm nghiên cứu do chúng thể hiện nhiều đặc

tính vật lí lý thú và tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các cơ cấu điện tử học

spin, trong công nghệ cảm biến, trong các linh kiện điện tử cao tần, trong các

thiết bị ghi và đọc thông tin,…[10], [14].

Trong số các vật liệu multiferroic đơn pha, bismuth ferrite – BiFeO3 (BFO)

được quan tâm hơn cả do nó là vật liệu vừa thể hiện tính sắt điện (TC ~ 1103 K),

vừa thể hiện tính phản sắt từ (TN ~ 643 K) ở nhiệt độ phòng và tính sắt từ yếu

xuất hiện ở vùng nhiệt độ thấp dưới khoảng 30K. Nhờ đặc tính đó, việc triển

khai ứng dụng BFO trong thực tế trở nên thuận lợi hơn .

Bên cạnh ưu điểm trên, BFO cũng tồn tại một số hạn chế như dòng rò lớn,

từ độ bão hòa nhỏ, hiệu ứng từ - điện yếu ở vùng nhiệt độ phòng, điều đó phần

nào ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của vật liệu [32]. Mặt khác, việc chế tạo

được vật liệu BiFeO3 đơn pha rất khó khăn, trong mẫu thường xuất hiện kèm

các pha thứ cấp khác như Bi2Fe4O9, Bi25Fe40, Bi36Fe2O57, Bi46Fe2O72. Vì vậy,

trong những năm gần đây, hầu hết các nghiên cứu về vật liệu BFO đều tập

trung vào việc cải thiện chất lượng của mẫu bằng việc cải tiến quy trình chế

tạo hoặc tiến hành pha các ion tạp chất thay thế cho Bi3+ và Fe3+,… Sự thay thế

một phần Bi3+ bởi các ion nhóm đất hiếm hay một phần Fe3+ bởi các ion kim

loại chuyển tiếp 3d khác như Mn, Co, Cr,... giúp hạn chế pha thứ cấp trong q

trình tởng hợp vật liệu. Tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học

Quốc gia Hà Nội đã có một số nghiên cứu về vật liệu BFO pha tạp đất hiếm để

thay thế một phần Bi và thu được một số kết quả khả quan [7]. Trong nghiên

cứu V. Srinivas và các cộng sự tiến hành trên hệ vật liệu BiFe1-xMnxO3 đã chỉ

ra rằng cường độ của pha thứ cấp Bi2Fe4O9 ở mẫu có tỉ lệ pha tạp x = 0,1 giảm

đi rất nhiều so với mẫu không pha tạp [47]. Kết quả nghiên cứu của

V.S.Rusakov và cộng sự tiến hành với mẫu BiFe1-xScxO3 được tổng hợp bằng

phương pháp sol-gel cũng cho thấy rằng cường độ của pha thứ cấp Bi25FeO39 ở

tỉ lệ x = 0,05 giảm đáng kể so với mẫu không pha

2



tạp [39]. Nhiều nghiên cứu xác nhận sự cải thiện đáng kể tính chất từ của mẫu

BFO khi tiến hành pha tạp vào mẫu một lượng nhỏ Mn, Cr, Co. Trong nhóm

nghiên cứu của chúng tôi tại Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, theo

hướng pha tạp kim loại chuyển tiếp 3d cho Fe, trong nghiên cứu [8], tác giả

Vũ Thị Tuyết đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ Mn lên tính chất từ

của mẫu bột BiFe1-xMnxO3 được chế tạo bằng phương pháp sol-gel sử dụng acid

citric với tỉ lệ Mn bằng 2%, 4%, 6%, 8%, 10%. Kết quả nghiên cứu cho thấy

mẫu pha tạp với tỉ lệ x = 6% có tính chất từ tốt hơn cả.

Với mong muốn cải tiến quy trình chế tạo để thu được sản phẩm có độ

đơn pha cao hơn, xác định chính xác hơn tỉ lệ pha tạp cho tính chất từ tốt nhất,

chúng tơi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của mẫu bột

BiFeO3 pha tạp Mn’’.

2. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

Mục tiêu: Chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ tạp Mn lên tính chất

từ của mẫu bột BiFe1-xMnxO3.

Đề tài có những nhiệm vụ cụ thể sau:

Chế tạo mẫu bột nano BiFe1-xMnxO3 với x = 0,00; 0,05; 0,055; 0,06;

0,065; 0,07 bằng phương pháp sol – gel sử dụng acid citric và acid nitric.

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ tạp Mn lên sự hình thành pha, các đặc

trưng cấu trúc và tính chất từ của hệ mẫu chế tạo được.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Vật liệu BiFeO3 dạng mẫu bột, vật liệu BiFeO3 pha tạp Mn.

Phạm vi nghiên cứu: Cấu trúc và tính chất từ của mẫu bột BiFe1-xMnxO3

với tỉ lệ pha tạp x = 0,00; 0,05; 0,055; 0,06; 0,065; 0,07.



4. Phương pháp nghiên cứu

3



- Chế tạo mẫu bột nano BiFe1-xMnxO3 bằng phương pháp sol – gel sử dụng

acid citric và acid nitric.

- Khảo sát các tính chất về cấu trúc, hình thái hạt, tính chất từ của hệ mẫu

BFO bằng nhiễu xạ tia X (XRD), ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), từ kế mẫu

rung VSM.

5. Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Luận văn được thực hiện theo định hướng nghiên cứu chế tạo và tính chất

của vật liệu BiFeO3 và vật liệu BiFeO3 pha tạp Mn. Đây là loại vật liệu hứa hẹn

nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử. Các phép đo thực hiện trong luận văn

đã phản ánh được ảnh hưởng của cơng nghệ chế tạo vật liệu, từ đó rút ra được

cơng nghệ chế tạo thích hợp cho việc chế tạo vật liệu BiFeO3 và vật liệu BiFeO3

pha tạp Mn. Các kết quả nghiên cứu cũng phản ánh được ảnh hưởng của Mn

vào mạng chủ BiFeO3 lên cấu trúc tinh thể, tính chất dao động, tính chất từ

của vật liệu. Những kết quả thu được sẽ đóng góp những hiểu biết về vật liệu

BiFeO3 về mặt nghiên cứu cơ bản và định hướng nghiên cứu ứng dụng.

6. Cấu trúc luận văn

Nội dung chính của luận văn gờm:

Mở đầu.

Chương 1: Tổng quan về vật liệu Multiferroic BFO.

Chương 2: Phương pháp chế tạo và khảo sát tính chất của mẫu bột nano

BiFe1-xMnxO3.

Chương 3: Kết quả và thảo luận.

Kết luận.



4



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Lý do chọ đề tài.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×