Danh mục

Tính chất điện của hệ vật liệu LaFe1-xCoxTiO3

Số trang: 5      Loại file: pdf      Dung lượng: 658.59 KB      Lượt xem: 39      Lượt tải: 0    
tailieu_vip

Phí lưu trữ: miễn phí Tải xuống file đầy đủ (5 trang) 0
Xem trước 1 trang đầu tiên của tài liệu này:

Thông tin tài liệu:

Perovskite LaFe1-xCoxTiO3 được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Bằng cách nâng nhiệt độ nung mẫu lên đến 1290 độ C, chúng tôi đã thu được hệ mẫu đơn pha có thể tích ô cơ sở tăng nhẹ theo nồng độ pha tạp Ti và Co. Các mẫu thể hiện tính bán dẫn và mẫu La(Fe0.3Co0.2Ti0.5)O3 có độ dẫn cao nhất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính chất điện của hệ vật liệu LaFe1-xCoxTiO3 TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA HỆ VẬT LIỆU LaFe1-xCoxTiO3 TRẦN DUY THANH - LÊ VĨNH THỊNH CAO THỊ THÙY LINH - HOÀNG HƯƠNG QUỲNH Khoa Vật lý Tóm tắt: Perovskite LaFe1-xCoxTiO3 được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Bằng cách nâng nhiệt độ nung mẫu lên đến 12900C, chúng tôi đã thu được hệ mẫu đơn pha có thể tích ô cơ sở tăng nhẹ theo nồng độ pha tạp Ti và Co. Các mẫu thể hiện tính bán dẫn và mẫu La(Fe0.3Co0.2Ti0.5)O3 có độ dẫn cao nhất. Từ khóa: Tính chất điện, độ dẫn 1. MỞ ĐẦU Trong các nghiên cứu trước đây [1], khi pha Ti vào hợp chất LaFeO3, mặc dù tạo ra hợp chất có hệ số Seebeck S dương và có giá trị cao (khoảng mV/K) nhưng độ dẫn (σ) có giá trị nhỏ. Vấn đề đặt ra là phải làm sao tăng độ dẫn σ. Trong đề tài này, chúng tôi đã pha tạp thêm Co, kết quả thu được là độ dẫn σ đã tăng và mẫu La(Fe0.4Co0.2Ti0,5)O3 có giá trị độ dẫn σ cao nhất. Độ dẫn tăng theo nồng độ pha tạp Co. 2. THỰC NGHIỆM Mẫu LaFe1-xCoxTiO3 được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn, các oxit La2O3(99.5%), Fe2O3(99%), Co2O3(99%), C- êng ®é (®.v.t.y) TiO2(99%), được phối liệu theo công thức 121 danh định, các hỗn hợp được nghiền trộn 240 101 220 202 242 (5) lần 1 trong 12 giờ với nước cất, hỗn hợp (4) được ép thành các viên hình trụ (3) (   10mm, h  10mm ) và tiến hành nung (2) sơ bộ ở nhiệt độ 9000C trong không khí 10 20 30 40 50 60 70 (1) trong 8 giờ. Trong quá trình nung, các  (®é) phản ứng giữa các nguyên liệu trong phối Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu liệu xảy ra ở nhiệt độ cao hình thành dung nung thiêu kết ở nhiệt độ 12900C: LaFeO3 (1) , dịch rắn. Sau khi nung sơ bộ, mẫu được La(Fe0,6Ti0,4)O3 (2) , La(Fe0,5Ti0,5)O3 (3), nghiền khô và ướt trong 5 giờ. Vật liệu La(Fe0,4Co0,1Ti0,5)O3 (4) and sau khi nghiền lần hai được trộn đều với La(Fe0,3Co0,2Ti0,5)O3 (5) 2% trọng lượng chất kết dính là dung dịch PVA. Sau đó mẫu được ép thành sản phẩm khối kích thước 12mm  4mm  3mm và đưa vào nung thiêu kết ở 12900C trong 10 giờ với tốc độ gia nhiệt 30C/phút. Sau đó mẫu được nguội theo lò. Phân tích cấu trúc bằng phương pháp nhiễu xạ tia X với thiết bị nhiễu xạ D5005-Bruker- Germany. Điện trở suất (ρ) được đo trong dải nhiệt độ từ nhiệt độ phòng đến 1000oC. Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Sinh viên năm học 2016-2017 Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế, tháng 12/2016: tr. 402-406 TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA HỆ VẬT LIỆU LaFe1-xCoxTiO3 403 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 1 là giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ mẫu LaFe1-xCoxTiO3. Các mẫu đều có cấu trúc orthorhombic thuộc nhóm không gian Pnma. Từ hình 1 ta có thể thấy, giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu 2 sắc nét, đỉnh nhọn rõ, chứng tỏ mẫu đơn pha. Bảng 1. Hằng số mạng, thể tích ô cơ sở của các mẫu được nung thiêu kết ở nhiệt độ 12900C. Hợp chất a(Å) b(Å) c(Å) α β γ V(Å)3 LaFeO3 5,570 5,532 7,890 90o 90o 90o 243,1 La(Fe0,6Ti0,4)O3 5,596 5,531 7,892 90o 90o 90o 244,3 La(Fe0,5Ti0,5)O3 5,664 5,532 7,892 90o 90o 90o 247,3 La(Fe0,4Co0,1Ti0,5)O3 5,672 5,532 7,896 90o 90o 90o 247,8 La(Fe0,3Co0,2Ti0,5)O3 5,683 5,534 7,910 90o 90o 90o 248,8 Từ bảng 1, thể tích ô cơ sở của các mẫu tăng khi pha tạp Ti, Co thay thế ion Fe+3 ở vị trí B. Đó là do bán kính của ion Ti+4(r=0,650 Å), Co+3(r=0,648 Å) lớn hơn so với bán kính ion Fe+3(r = 0,645 Å). Độ lớn hạt tăng khi tăng nhiệt độ nung thiêu kết. Sự méo mạng tinh thể khi pha tạp Ti, Co vào LaFeO3 là nguyên nhân chính ảnh hưởng đến tích chất điện của các mẫu nghiên cứu. (a) (b) (c) Hình 2. Ảnh SEM của hệ mẫu nung thiêu kết ở nhiệt độ 12900C: (a) LaFeO3, La(Fe0,6Ti0,4)O3(b) và La(Fe0,3Co0,2Ti0,5)O3 (c) Hình 2 là ảnh SEM của các mẫu pha tạp Ti, Co được nung ở nhiệt độ 12900C. Nhận thấy rằng, các hạt có kính thước tương đối đồng đều và kích thước hạt của các mẫu pha tạp nhỏ hơn so với kích thước hạt của mẫu LaFeO3 thuần. Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở suất (ρ) của các mẫu LaFe1-xCoxTiO3 nung thiêu kết ở nhiệt độ 12900C được biểu diễn lần lượt trên các hình 3. Tất cả các mẫu chế tạo biểu hiện tính dẫn bán dẫn, điện trở suất giảm khi nhiệt độ tăng. Kết quả đo điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ của LaFeO3 được trình bày trên hình 3a. Chúng ta biết rằng, vật liệu perovskite LaFeO3 là chất điện môi . Tuy nhiên mẫu LaFeO3 chế tạo lại có tính dẫn như bán dẫn đó là do trong quá trình nung thiêu kết ở nhiệt độ cao trong môi trường không khí và được giữ trong thời gian dài dẫn tới sự thiếu hụt Ôxy tạo ra trạng thái hỗn hợp hóa trị Fe+3- Fe+2 và mẫu trở thành dẫn điện với cơ chế “hoping”. Ion Ti trong các hợp chất đều tồn tại trạng thái Ti+4 làm tăng tính điện môi. Ion Co có khả năng tồn tại hỗn 404 ...

Tài liệu được xem nhiều:

Tài liệu cùng danh mục:

Tài liệu mới: