Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang, điện, từ của vật liệu BiFeO3 pha tạp Ion Eu3+

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

---------------------------

ĐỖ MINH TÂN

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG,

ĐIỆN, TỪ CỦA VẬT LIỆU BiFeO3 PHA TẠP ION Eu3+

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

THÁI NGUYÊN - 2022

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

---------------------------

ĐỖ MINH TÂN

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG,

ĐIỆN, TỪ CỦA VẬT LIỆU BiFeO3 PHA TẠP ION Eu3+

Chuyên ngành: Quang học

Mã số: 84 40 110

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Người hướng dẫn khoa học: TS. Chu Thị Anh Xuân

TS. Phạm Trường Thọ

THÁI NGUYÊN - 2022

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,

kết quả của luận văn thu được trong quá trình thực hiện luận văn của học viên

dưới sự hướng dẫn trực tiếp của cán bộ hướng dẫn. Các số liệu, kết quả này là

trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Đỗ Minh Tân

ii

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô TS. Chu Thị Anh Xuân

và TS. Phạm Trường Thọ - Hai người Thầy đã tận tình hướng dẫn và truyền

cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu khoa học trong suốt quá

trình hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân trọng cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Viện Khoa học & Công

nghệ và các cán bộ, nhân viên các phòng Đào Tạo Sau Đại Học - Trường Đại học

Khoa Học - Đại học Thái Nguyên đã luôn nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt

nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các thầy cô giáo Trường

TH&THCS Vũ Lễ nơi tôi công tác đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành

khóa học.

Xin chân thành cảm ơn các anh, các chị và các bạn học viên lớp Cao học

Quang học K14 Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã luôn động

viên, giúp đỡ và nhiệt tình chia sẻ với tôi những kinh nghiệm học tập, công tác

trong suốt khoá học.

Cuối cùng tôi xin được cảm ơn tới gia đình và người thân những người luôn ở

bên cạnh ủng hộ, động viên để tôi có thể hoàn thành khóa học.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do sự hạn hẹp về thời gian, điều kiện

nghiên cứu và trình độ, luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Tôi rất

mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và đồng nghiệp .

Thái Nguyên, ngày 22 tháng 7 năm 2022

Học viên

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii

MỤC LỤC................................................................................................................. iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................v

DANH MỤC BẢNG................................................................................................. vi

DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.....................................................................................4

1.1. Tình hình nghiên cứu về các hệ vật liệu oxit .......................................................4

1.1.1. Vật liệu oxit sắt điện..........................................................................................4

1.1.2. Vật liệu oxit sắt từ .............................................................................................5

1.1.3. Vật liệu siêu dẫn................................................................................................5

1.1.4. Vật liệu đa pha điện từ (Multiferroic)...............................................................6

1.1.5. Hiệu ứng điện – từ.............................................................................................7

1.3. Vật liệu BiFeO3 ....................................................................................................9

1.3.1. Cấu trúc tinh thể của BiFeO3..........................................................................10

1.3.2. Một số tính chất của vật liệu BiFeO3 ..............................................................12

1.3.3. Ảnh hưởng của các ion tạp chất lên tính chất của hệ vật liệu BiFeO3 ...........16

CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ......................................................21

2.1. Quy trình công nghệ chế tạo vật liệu .................................................................21

2.2. Một số phép đo khảo sát cấu trúc tinh thể và tính chất của vật liệu ..................23

2.2.1. Phép đo giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD)............................................................23

2.2.2. Ảnh chụp bề mặt hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................24

2.2.3. Phép đo tính chất từ trên hệ đo từ kế mẫu rung (VSM)..................................25

2.2.5. Phép đo quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier...........................................26

2.2.6. Phương pháp đo phổ phát quang....................................................................27

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................29

3.1. Kết quả phân tích cấu trúc tinh thể và ảnh bề mặt SEM của vật liệu ................29

iv

3.2. Tính chất từ của hệ vật liệu Bi1-xEuxFeO3 (x = 0,1; 0,12; 0,14; 0,16; 0,18 và

0,2)....................................................................................................................34

3.3. Kết quả khảo sát tính chất quang của hệ vật liệu Bi1-xEuxFeO3 (x = 0,1;

0,12; 0,14; 0,16; 0,18 và 0,2)............................................................................38

KẾT LUẬN..............................................................................................................47

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................48

v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BFO BiFeO3

BEuFO Bi1-xEuxFeO3

TC Nhiệt độ Curie

TN Nhiệt độ Neel

P Độ phân cực

MS Từ độ bão hòa

E Trường điện

H Trường từ

HC Lực kháng từ

r Hằng số điện môi tương đối

D-M Tương tác trao đổi Dzyaloshinskii – Moriya

SEM Kính hiển vi điện tử quét

TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua

XRD Giản đồ nhiễu xạ tia X

PL Quang phổ phát xạ

FTIR Phổ biến đổi hồng ngoại Fourier

VSM Từ kế mẫu rung