Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất vật lý của vật liệu đa pha điện từ

Mục tiêu của luận án là "Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất vật lý của vật liệu đa pha điện từ" chế tạo thành công các vật liệu đa pha điện từ đơn pha Mn3O4 và BaReFeO4 và khảo sát tính chất cấu trúc, tính chất từ của các vật liệu nghiên cứu theo sự biến đổi của thành phần hóa học, các tham số nhiệt động và từ đó làm rõ cơ chế hình thành của trạng thái trật từ tự trong các hệ nêu trên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất vật lý của vật liệu đa pha điện từ ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ PHƯƠNG THẢO CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNHCHẤT VẬT LÝ CỦA VẬT LIỆU ĐA PHA ĐIỆN TỪ Ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 9440104 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HUẾ, NĂM 2024 Luận án được hoàn thành tại Khoa Điện, Điện tử và Công nghệ vật liệu, Trường Đại học Khoa học, Đại học HuếNgười hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Đặng Ngọc Toàn 2. PGS. TS. Nguyễn Trường ThọPhản biện 1: PGS. TS. Trần Phan Thùy LinhĐơn vị công tác: Trường Đại học Sư phạm Hà NộiPhản biện 2: PGS. TS. Trần Duy TậpĐơn vị công tác: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốcgia Hồ Chí MinhPhản biện 3: GS. TS. Bạch Thành CôngĐơn vị công tác: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốcgia Hà NộiLuận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Đại học Huế,vào lúc.....giờ...... ngày……. tháng…. năm 2024.Luận án có thể được tìm thấy tại các thư viện:- Thư viện Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế- Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của đề tài Vật liệu multiferroics là tên gọi chung của các vật liệu sở hữu đồngthời nhiều hơn một trong số ba trật tự sắt cơ bản, bao gồm trật tự sắtđiện (ferroelectricity), trật tự từ sắt từ và sắt đàn hồi (ferroelasticity)trong cùng một pha cấu trúc. Bên cạnh vật liệu multiferroics thể hiệntính từ đàn hồi (magnetoelastic effect), loại vật liệu multiferroics sở hữucả hai trạng thái sắt điện và trạng thái trật tự từ và đồng thời thể hiệnmối tương quan chặt chẽ giữa các trạng thái này (hiệu ứng từ điện) đượcquan tâm nghiên cứu nhiều nhất do các ứng dụng đặc biệt của nó. Trước thập niên đầu của thế kỷ XX, vật liệu multiferroics với tươngquan từ điện mạnh được cho rằng không thể tồn tại liên quan đến sựkhác biệt về bản chất của các pha trật tự điện và trật tự từ. Tuy nhiên,hiệu ứng từ-điện khổng lồ đã được phát hiện trong vật liệu TbMnO3.Đối với vật liệu này, tính sắt điện này có nguồn gốc từ tính (tính sắtđiện từ tính) gây ra bởi của sự phá vỡ sự đối xứng tâm cục bộ của cấutrúc tinh thể do sự hình thành của trạng thái trật tự phản sắt từ phi tuyếntính dạng xoắn ốc. Sau đó, hiệu ứng này cũng đã được phát hiện trongnhiều pha trật tự từ phức tạp khác như cấu trúc từ dạng hình nón củaCoCr2O4, Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22, cấu trúc từ dạng đinh vít thuận trongCuFeO2, hay cấu trúc phản sắt từ tuyến tính loại E trong RMn2O5 (R lànguyên tố đất hiếm, Bi và Y), RMnO3 (R = Ho hoặc Y), RNiO3 (R = Y,Lu), double perovskite Y2NiMnO6. Nhiều cơ chế vi mô đã được đề xuấtđể giải thích cơ chế hình thành của tính sắt điện từ tính đối với các dạngcấu trúc từ khác nhau: mô hình spin – current, tương tác tương hỗ, spin– quỹ đạo... Tuy nhiên, nhiều cơ chế còn chưa sáng tỏ. Một điều cần lưu ý rằng cấu trúc từ phức tạp của các hệ sắt điện từtính là hệ quả của tính bất thỏa từ (magnetic frustration) gây ra bởi sựsắp xếp đặc biệt của các tương tác từ cạnh tranh. Một trong những hệ 2vật liệu đa pha điện từ với tính bất thỏa từ thú vị nhất có thể kể đến hệvật liệu có cấu trúc spinel AB2O4 ( A và B là kim loại chuyển tiếp) vàBaReFeO4 (R là nguyên tố đất hiếm). Đặc điểm chung của các dạng vậtliệu này là sở hữu cấu trúc tinh thể phức tạp đặc trưng bởi sự đồng tồntại các loại hình đa diện MOn xung quanh các kim loại chuyển tiếp M.Sự kết nối giữa các hình đa diện làm xuất hiện nhiều loại tương tác từcạnh tranh kết hợp với đặc trưng cấu trúc tinh thể dẫn đến tính bất thỏatừ hình học mạnh trong các hệ vật liệu này. Các hệ bất thỏa từ này rấtnhạy với sự thay đổi của các thông số nhiệt động như nhiệt độ, từtrường, áp suất. Cho nên, trong các điều kiện thay đổi về các thông sốnêu trên, các hệ bất thỏa từ sẽ biểu hiện những tính chất vật lý cực kìthú vị. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “Chế tạo và nghiên cứu mộtsố tính chất vật lý của vật liệu đa pha điện từ” để thực hiện luận án.Trong đó, Mn3O4 với công thức hóa học đơn giản nhất được chọn làmmô hình để tìm hiểu về các tính chất từ của các spinel AB2O4 vàBaYFeO4 được chọn làm vật liệu đại diện cho hệ BaReFeO4.2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của luận án là chế tạo thành công các vật liệu đa pha điệntừ đơn pha Mn3O4 và BaReFeO4 và khảo sát tính chất cấu trúc, tính chấttừ của các vật liệu nghiên cứu theo sự biến đổi của thành phần hóa học,các tham số nhiệt động và từ đó làm rõ cơ chế hình thành của trạng tháitrật từ tự trong các hệ nêu trên.3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là Mn3O4 và BaYFeO4. Các nội dung nghiên cứu:- Thiết lập quy trình chế tạo vật liệu đa pha điện từ có cấu trúc spinelMn3O4, vật liệu BaYFeO4 và các mẫu trên nền BaYFeO4.- Khảo sát một cách chi tiết cấu trúc tinh thể và cấu trúc pha trật tự từcủa vật liệu Mn3O4 theo sự biến thiên của nhiệt độ và áp suất. Dựa trêncác kết quả thực nghiệm kết hợp phương pháp mô phỏng thiết lập cơ 3chế vi mô của sự hình thành các trạng thái trật tự từ trong vật liệu nghiêncứu cũng như trong các vật liệu có cấu trúc spinel nói chung.- Tiến hành khảo sát một cách chi tiết tính chất cấu trúc và tính chất từcủa hệ vật liệu BaYFeO4 phụ thuộc theo sự thay đổi của các tham sốnhiệt động như nhiệt độ, từ trường cao, áp suất cao hay thành phần hóahọc. Từ đó, sẽ thiết lập cơ chế vi mô của sự hình thành của các trạngthái trật tự từ trong vật liệu BaYFeO4 cũng như trong các vật liệu đồngdạng cấu trúc với nó.4. Phương pháp nghiên cứu ...