tailieunhanh - Ảnh hưởng của sự thay thế Fe cho Ti lên cấu trúc và tính chất điện từ của BaTiO3

Hệ vật liệu BaTi1-xFexO3 (x = 0,0 ÷ 0,03) đã được tổng hợp bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Mặc dù Fe được thay thế một phần rất nhỏ cho Ti trong cấu trúc BaTiO3 nhưng đã ảnh hưởng mạnh lên cấu trúc tinh thể, phổ tán xạ Raman và các tính chất điện, từ của hợp chất này. Kết quả cho thấy cấu trúc tinh thể của hệ chuyển từ tứ giác sang lục giác ngay ở nhiệt độ phòng. Phổ tán xạ Raman của hệ thay đổi và xuất hiện một đỉnh mới gần 640 cm-1 khi hàm lượng Fe thay thế khoảng 2% cho Ti. | Nguyễn Văn Đăng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 78(02): 39 - 44 ẢNH HƢỞNG CỦA SỰ THAY THẾ Fe CHO Ti LÊN CẤU TRÖC VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CỦA BaTiO3 Nguyễn Văn Đăng1*, Nguyễn Khắc Hùng1, Ngô Thị Lan1, Vũ Đình Lãm2 và Lê Văn Hồng2 1 Trường Đại học Khoa học, ĐH Thái Nguyên Viện Khoa học vật liệu, Viện KH&CN Việt Nam 2 TÓM TẮT Hệ vật liệu BaTi1-xFexO3 (x = 0,0 ÷ 0,03) đã đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn. Mặc dù Fe đƣợc thay thế một phần rất nhỏ cho Ti trong cấu trúc BaTiO3 nhƣng đã ảnh hƣởng mạnh lên cấu trúc tinh thể, phổ tán xạ Raman và các tính chất điện, từ của hợp chất này. Kết quả cho thấy cấu trúc tinh thể của hệ chuyển từ tứ giác sang lục giác ngay ở nhiệt độ phòng. Phổ tán xạ Raman của hệ thay đổi và xuất hiện một đỉnh mới gần 640 cm-1 khi hàm lƣợng Fe thay thế khoảng 2% cho Ti. Hàm lƣợng Fe3+ tăng làm cho bề rộng dải cấm giảm còn độ dẫn và từ tính của hệ tăng. Mối liên hệ giữa cấu trúc, tính chất quang, điện và từ cũng đƣợc thảo luận trong báo cáo này. Từ khoá: BaTi1-xFexO3, sắt điện, sắt từ, nhiễu xạ tia X, phổ Raman, phổ hấp thụ, multiferroic MỞ ĐẦU Với cấu trúc perovskite đặc trƣng (ABO3), vật liệu BaTiO3 chứa đựng nhiều tính chất lý thú về tính sắt điện (điện môi, áp điện.) và đã đƣợc đƣa vào ứng dụng trong một số thiết bị của nhiều ngành kỹ thuật [1-3,10]. Gần đây, có nhiều công trình nghiên cứu xét tới việc pha tạp các nguyên tố vào vị trí của Ba hoặc Ti, làm cho tính chất của vật liệu đa dạng và thú vị hơn rất nhiều. Khi pha tạp các nguyên tố có từ tính nhƣ Fe, Mn, Ni vào vị trí của Ti khi đó trong vật liệu đồng tồn tại hai phân cực điện và phân cực từ, nghĩa là vật liệu đồng biểu hiện cả tính chất sắt từ và sắt điện [3,11,12]. Đây là một hƣớng nghiên cứu hiện thu hút sự chú ý của các nhà khoa học cả trong nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng trong các thiết bị hiện đại nhƣ: khả năng thu nhỏ linh kiện, tăng mật độ linh kiện, tăng tốc độ hoạt động và mở ra khả năng chế tạo các linh kiện tổ hợp nhiều chức năng trên cùng một chip. Trong