NGHIÊN CỨU PHA GRIFFTH VÀ SỰ LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHẤT TỪ, TỪ NHIỆT CỦA HỆ La1-x(Ca,Sr)xMn1-y(Cu,Co)yO3
Vật liệu điện tử
Luận án tập trung nghiên cứu sâu về pha Griffith và ảnh hưởng của nó đến các tính chất vật lý của các hệ vật liệu manganites La1-x(Ca,Sr)xMn1-y(Cu,Co)yO3. Manganites, với các hiệu ứng vật lý lý thú như từ điện trở khổng lồ (CMR) và từ nhiệt lớn (MCE), là đối tượng nghiên cứu quan trọng. Sự xuất hiện của pha Griffith và mối quan hệ của nó với các tính chất vật lý đã mở rộng hiểu biết về nhóm vật liệu này. Các mô hình lý thuyết truyền thống chưa giải thích đầy đủ các hiện tượng đa pha từ và tính dẫn đa dạng, đặc biệt là mối quan hệ giữa chuyển pha, tính chất từ và sự xuất hiện pha Griffith trong vùng thuận từ.
Mục tiêu chính của luận án là: (i) Tìm ra nguyên nhân của sự xuất hiện pha Griffith (nếu có) và làm sáng tỏ ảnh hưởng của nó lên hiệu ứng từ nhiệt, các tham số tới hạn trong vật liệu nano La1-xCaxMnO3 (x = 0,20; 0,22; 0,25) và vật liệu khối La0,7Sr0,3Mn1-xMxO3 (M = Cu, Co). (ii) Xác định ảnh hưởng của kích thước hạt và sự pha tạp của ion Cu (phi từ) và Co (từ) lên các tính chất từ tính của ba hệ vật liệu. (iii) Phân tích và đánh giá mối tương quan giữa các hiệu ứng từ nhiệt, các tham số tới hạn và các tính chất liên quan trong điều kiện đa pha từ từ các số liệu thực nghiệm.
Luận án đã chế tạo thành công ba hệ mẫu bằng phương pháp sol-gel và phản ứng pha rắn. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra sự tồn tại của pha Griffith trong hệ mẫu nano La1-xCaxMnO3 và La0,7Sr0,3Mn1-xCoxO3, nhưng không tìm thấy trong hệ La0,7Sr0,3Mn1-xCuxO3. Cụ thể, trong hệ nano La1-xCaxMnO3, pha Griffith xuất hiện do sự dập tắt liên kết spin - quỹ đạo khi kích thước hạt giảm xuống thang nanô, đi kèm với tương tác phản sắt từ mạnh trong mẫu La0,78Ca0,22MnO3. Đối với hệ La0,7Sr0,3Mn1-xCuxO3, pha Griffith không hình thành do sự giảm biến dạng Jahn-Teller động khi ion Cu tồn tại ở các hóa trị +2 và +3. Ngược lại, trong hệ La0,7Sr0,3Mn1-xCoxO3, pha Griffith xuất hiện ở nồng độ Co từ 0,5 ≤ x ≤ 0,8, được giải thích bởi sự cạnh tranh tương tác sắt từ và phản sắt từ của các ion Co³⁺, Co⁴⁺ có spin cao và ion Mn trong mẫu. Luận án cũng đã xây dựng giản đồ xuất hiện pha Griffith và giản đồ pha từ cho các hệ mẫu, đồng thời giải thích thành công mối quan hệ giữa pha Griffith với các tính chất từ nhiệt và từ tính trong vùng lân cận chuyển pha và vùng thuận từ bằng các mô hình vật lý phù hợp.