Luận án Chế tạo và nghiên cứu các tính chất từ, từ điện trở của vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6 pha tạp La và Zn

Tên luận án:

Chế tạo và nghiên cứu các tính chất từ, từ điện trở của vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6 pha tạp La và Zn

Ngành:

Vật lý chất rắn

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6 (SFMO) và các biến thể pha tạp (Sr2-xLaxFeMoO6, Sr2Fe1-xZnxMoO6) nhằm phát triển thế hệ linh kiện spintronics tiên tiến. Xuất phát từ nhu cầu về vật liệu có độ phân cực spin cao hơn so với các hợp kim truyền thống (Fe, Co, Ni ~40%), SFMO nổi bật với tiềm năng đạt độ phân cực spin lý thuyết 100% và nhiệt độ Curie cao, hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ phòng.

Mục tiêu chính của luận án là làm chủ công nghệ chế tạo các hệ vật liệu perovskite kép này bằng phương pháp sol-gel, đồng thời làm sáng tỏ vai trò của trật tự cation, trạng thái hóa trị, hiệu ứng pha tạp và hiệu ứng giảm kích thước lên tính chất sắt từ nửa kim loại. Nghiên cứu cũng hướng tới việc khống chế tỷ số từ điện trở thông qua điều chỉnh phân bố kích thước hạt, mật độ và bản chất biên hạt.

Nội dung nghiên cứu bao gồm việc chế tạo và khảo sát cấu trúc, hình thái học, tính chất từ và điện của SFMO, cũng như ảnh hưởng của pha tạp La và Zn. Các phương pháp nghiên cứu chính là tổng hợp hóa học (sol-gel) và các kỹ thuật đặc trưng như XRD, FESEM, DTA-TGA, VSM, SQUID và phương pháp 4 mũi dò để đo điện trở.

Các kết quả nổi bật cho thấy luận án đã chế tạo thành công các hệ vật liệu, kiểm soát được độ đơn pha, trật tự Fe/Mo và hàm lượng pha thứ cấp SrMoO4 bằng nhiệt độ thiêu kết. Nghiên cứu chỉ ra vai trò quan trọng của pha thứ cấp và mật độ biên hạt trong việc xác lập tỷ số từ điện trở, với mẫu Sr2FeMoO6 thiêu kết ở 900°C đạt MR lớn nhất (~14% ở 87K) và độ phân cực spin khoảng 30%. Khi pha tạp La, vật liệu đạt độ phân cực spin cao nhất 74%, vượt trội so với các vật liệu spintronics thông thường. Đặc biệt, pha tạp Zn với nồng độ x = 0,15 đã giúp đạt độ phân cực spin gần 100% ở 5 K và hiệu ứng từ điện trở ~43%, do Zn ưu tiên chiếm vị trí B' và hình thành các mạch liên kết dài -Mo-O-Zn- ngăn cách các vùng sắt từ.

Những đóng góp này có ý nghĩa thực tiễn trong việc làm chủ công nghệ chế tạo vật liệu có tính chất mong muốn cho các thiết bị spintronics (cảm biến từ, transistor spin, MRAM) và ý nghĩa khoa học trong việc cung cấp hiểu biết sâu sắc về mối liên hệ giữa cấu trúc, trật tự cation, pha tạp và tính chất từ điện trở của vật liệu sắt từ nửa kim loại nano.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu
• Chương 1: Tổng quan về vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6
• Chương 2: Công nghệ chế tạo và phương pháp nghiên cứu.
• Chương 3: Nghiên cứu cấu trúc, tính chất từ của perovskite kép Sr2FeMoO6 chế tạo bằng phương pháp sol-gel và ảnh hưởng của pha SrMoO4 lên hiệu ứng từ điện trở.
• Chương 4: Ảnh hưởng của pha tạp La lên cấu trúc và tính chất của SFMO.
• Chương 5: Ảnh hưởng của pha tạp Zn lên cấu trúc và tính chất của SFMO.
• Kết luận và kiến nghị.
• Danh mục các công trình công bố của luận án.
• Tài liệu tham khảo.