Chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp Dy lên các tính chất vật lí của vật liệu đa pha điện từ BaYFeO4

Bài viết Chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp Dy lên các tính chất vật lí của vật liệu đa pha điện từ BaYFeO4 chế tạo và nghiên cứu sự ảnh hưởng và biến đổi cấu trúc giữa 2 vật liệu này bằng phương pháp pha tạp, thông qua hệ vật liệu liệu BaYxDy1-xFeO4 (x = 0; 0,125; 0,25; 0,375; 0,6; 1).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp Dy lên các tính chất vật lí của vật liệu đa pha điện từ BaYFeO4TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 22, Số 1 (2023) CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP Dy LÊN CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA VẬT LIỆU ĐA PHA ĐIỆN TỪ BaYFeO4 Lê Thị Phương Thảo1,2*, Nguyễn Trường Thọ1, Lê Văn Thanh Sơn2, Đinh Thanh Khẩn2, Trịnh Ngọc Đạt2, Lê Vũ Trường Sơn2, Phan Liễn2, Đỗ Danh Bích3, Võ Duy Phương4, Trần Hải Cát5, Đặng Ngọc Toàn6,7, Nguyễn Thành Nghiêm8, Trần Tuấn Anh5,* 1 Khoa Điện, Điện tử và Công nghệ vật liệu, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế 2 Khoa Vật lý, Trường ĐH Sư phạm, ĐH Đà Nẵng 3 Khoa Vật lý, Trường ĐH Sư phạm Hà Nội 4Trường tiểu học, THCS, THPT Ischool Nha Trang 5Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh 6Viện Nghiên cứu và Phát triển công nghệ cao, Trường ĐH Duy Tân 7Khoa Khoa học tự nhiên, Trường ĐH Duy Tân 8Học viện khoa học và công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam *Email: ltpthao@ued.udn.vn, anhtt@hcmute.edu.vn Ngày nhận bài: 01/02/2023; ngày hoàn thành phản biện: 17/02/2023; ngày duyệt đăng: 8/6/2023 TÓM TẮT Vật liệu đa pha điện từ là một trong những vật liệu nổi bật đã và đang được quan tâm nghiên cứu vì triển vọng ứng dụng cao trong các thiết bị điện tử. Mối tương quan từ điện cho phép ứng dụng chúng trong các thiết bị đa chức năng với cơ chế điều khiển từ trường bằng điện trường và ngược lại. Tiếp nối những nghiên cứu trước về hệ BaRFeO4 (R là nguyên tố đất hiếm) với 2 vật liệu điển hình là BaYFeO4 và BaDyFeO4, trong nghiên cứu này chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp Dy lên các tính chất vật lí của vật liệu đa pha điện từ BaYFeO4. Hệ vật liệu BaYxDy1-xFeO4 (x=0; 0,125; 0,25; 0,375; 0,6; 1) đã được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Cấu trúc tinh thể, hình thái bề mặt và tính chất quang của hệ vật liệu được khảo sát thông qua các phép đo nhiễu xạ tia X (phân tích bằng phương pháp Rietveld), chụp ảnh bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét và phổ hấp thụ UV-Vis. Các kết quả thu được cho thấy các vật liệu BaYxDy1-xFeO4 được chế tạo là đơn pha với cấu trúc trinh thể trực thoi, thuộc nhóm đối xứng Pnma. Tất cả các mẫu vật liệu đều thể hiện tính chất của bán dẫn vùng cấm thẳng với độ rộng vùng cấm tăng theo nồng độ pha tạp Dy. Từ khóa: đa pha điện từ, bất thỏa từ hình học, cấu trúc tinh thể. 57Chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp Dy lên các tính chất vật lí của vật liệu …1. MỞ ĐẦU Vật liệu đa pha điện từ đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoahọc trong và ngoài nước vì những tính chất vật lý thú vị và tiềm năng ứng dụng caocủa chúng trong việc cải tiến các thiết bị kĩ thuật và công nghệ cao như các thiết bị visóng, bộ nhớ đa chức năng, DRAM, MRAMs, FeRAMs…. [1][2]. Đặc tính có thể điềukhiển tính chất từ bởi điện trường và ngược lại của loại vật liệu này mang đến khảnăng có thể thu hẹp đáng kể kích thước của linh kiện, làm tăng khả năng lưu trữ củathiết bị. Từ những nghiên cứu trước đây, hàng loạt vật liệu đa pha điện từ đã đượcphát hiện với những tính chất về mối tương quan từ điện đặc sắc và có thể chia làm 2loại: vật liệu đa pha điện từ loại cổ điển với tính sắt điện hình học và vật liệu đa phađiện từ mới với tính sắt điện từ tính. Trong các vật liệu đa pha điện từ cổ điển (như vật liệu có cấu trúc perovskiteBiFeO3 hay BiMnO3), các trạng thái trật tự điện và từ khác nhau về cơ chế hình thànhvà mối tương quan từ điện yếu dẫn đến sự chênh lệch lớn giữa nhiệt độ chuyển phađiện (TE) với nhiệt độ chuyển pha từ (TM) (TE » TM). Ngược lại, đối với các vật liệu sắtđiện từ tính như TbMnO3 [3], [4], RbFe(MoO4) [5], MnWO4 [6], CuFeO2 [7], CoCr2O4 [8],Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22 [9], Ca3Co2O6 [10] do tính sắt điện được gây ra bởi sự hình thànhtrạng thái trật tự từ nên các hệ vật liệu này đặc trưng bởi hiệu ứng từ điện mạnh vànhiệt độ chuyển pha từ và sắt điện gần nhau (TE ≈ TM) [11]. Tuy nhiên, nhiệt độ xảy rahiệu ứng từ điện trong các hệ vật liệu này thường rất thấp,. Điều này làm hạn chế khảnăng ứng dụng thực tiễn của chúng. Việc nghiên cứu và cải thiện tính chất vật lý củacác vật liệu này đang được quan tâm sâu sắc và rộng rãi. BaYFeO4 là một vật liệu đa pha điện từ nổi bật thể hiện tính ...