Nghiên cứu chế tạo các màng mỏng multiferroic perovskite đa lớp với liên kết từ điện

Điều này là do sự khác nhau giữa hai quá trình làm lạnh mẫu khi có và không có từ trường.. Khi được làm lạnh có từ trường FC, các spin được định hướng trong từ trường nên các spin này bị

M ụ c lục

T r a n g

M ở đ ầ u 8

C h ư ơ n g 1: T ổ n a q u a n tà i l i ệ u 9

C h ư ơ n g 2: C á c p h ư ơ n g p h á p t h ự c n g h i ệ m 14

C h ư ơ n g 3: K e t q u ả v à t h ả o l u ậ n 15

t i ế t l u ậ n 21

T à i liệ u t h a m k h ả o 2 2

3

+ K ế t q u ả ứ n g d ụ n g ( n ế u c ó ):

+ K ế t q u ả c ô n g bổ: 0 2 b à i b á o q u ố c tế v à 01 b à i b á o t r o n g n ư ớ c

1 T L P h a n , Y D Z h a n g , s c Y u , P Q T h a n h , P D H Y e n , Influences o f Ru-doping on the M agnetic Properties o f CaossPro Ị5M nI xRux0 3, J o u r n a l

3 V u A n h T u a n , N g u y e n D u e T h o , P h a m D u e H u y e n Y e n , P h u n g Q u o c

perovskite mcmganate particles, V N U j o u r n a l o f S c i e n c e m a t h e m a t i c s -

CHỦ TRÌ Đ Ê TÀI

T R Ư Ờ N G ĐẠI H Ọ C K H O A H Ọ C T ự NHI ÊN

perovskite manganate p a rticles , V N U j o u r n a l o f S c i e n c e m a t h e m a t i c s -

t r ạ n g thái v ậ t lý k h á c n h a u C á c lo ạ i v ậ t liệ u tô h ợ p , v ậ t liệ u c o m p o s i t e t ừ c á c

vào, lý t h u y ê t th â m th â u d ư ờ n g n h ư đ ă tiệ m c ậ n tôt h ơ n b ả n c h â t loại v ậ t liệu

NM , M n 0 3 v ớ i M = N a , K v à A a thì c á c c ô n g tr ìn h n g h i ê n c ứ u h iệ u ứ n g M C

v ù n g x u n g q u a n h n h iệ t đ ộ p h ò n e đ ư ợ c c h ú ý n h i ề u n h ấ t G ầ n đ â y g iá trị e n t r o p y

t ừ k h á lớn tới - 2 1 2 J / k a K ở n h i ệ t đ ộ 3 0 5 K v ớ i A H = 1T c ủ a v ậ t liệu

L.ao.ftsSro^MnO;, đ ã đ ư ợ c c ô n g b ố t r ê n [J M a g n M a g n M a te r 2 5 8 , 3 0 9 ( 2 0 0 3 ) ] Ở V iệ t n a m n h ó m c á c n h à n g h i ê n c ứ u c ủ a G S N g u y ê n C h â u đ ã c ô n g

bô n h iê u c ô n e tr ì n h liê n q u a n đ ê n c á c t í n h c h ấ t từ , đ iệ n v à h iệ u ứ n g t ừ n h i ệ t c ù a các v ậ t liệ u p h a P b n h ư v ậ t liệu L a | xP b xM n O :, [ P h y s i c a B 3 2 7 , 2 7 0 ( 2 0 0 3 ) ] có ASm = - 1 5 3 J / k g K ở 3 5 8 K vớ i A H = 1 3 5 T v à x = 0 3 K h i p h a t ạ p L a v à o t r o n g

p e r o v s k i t e C a M n 0 3 thì h iệ u ứ n e M C p h ụ t h u ộ c v à o lư ợ n g n g u y ê n tử M n c ò n lại

v à n h iệ t đ ộ C u r i e n h a n h c h ó n g g i ả m x u ố n g d ư ớ i n h iệ t đ ộ p h ò n g ( v í d ụ

T C= 2 6 7 K c h o Lao.67Cao.33Mn03) Đ â y c ũ n g c h í n h là h ạ n c h ế lớ n c ủ a loại v ậ t liệu n à y C á c p h a tạ p N d , Bi, T b , G d , v à C e v à o C a M n 0 3 c ũ n g g i ú p n â n g c a o

h iệ u írn e t ừ n h iệ t G â n đ â y W a n g v à c ộ n g s ự đ ã c ô n g b ố g i á trị t ừ n h iệ t lớ n b a n e

c á c h m ở r ộ n g b á n đ ộ r ộ n g p h ổ ( F W H M ) t r o n s v ậ t liệ u đ a t i n h th ể (Lao-wGdo 2 )S r 0 33 M 11 O 3 [ M a te r S ci E n g B 116, 183 ( 2 0 0 5 ) ] H i ệ u ứ n g t ừ n h i ệ t

c ũ n g đ ư ợ c q u a n s á t t h ấ y t r o n g v ậ t liệ u d o u b l e m a n g a n i t e L a! 6C a i 4 M n 2 0 7 v à

L a ^ C a i 6M n 20 7 ( v ớ i A H = 1 5 T , A S M = -3 8 J / k g K ở 168 K ) Z h u v à c ộ n g s ự đ ã tìm t h ấ y h i ệ u ứ n g t ừ n h i ệ t lớ n v ớ i À S M = - 1 7 J / k g K ở 2 7 0 K v ớ i A H = 5 T t r o n g v ậ t liệu L a i 4C a i 6 M n 20 7 [ A p p l P h y s L e tt 81, 3 4 1 6 ( 2 0 0 2 ) ] G i á trị n à y lớ n h ơ n

r ộ n g rãi h ơ n h i ệ u ứ n g M R t r o n g côna, n g h ệ s e n s o r D o s ự t ư ơ n g đ ồ n g c ủ a h iệ u

ứ n g M I t r o n g t r i r ờ n s x o a y c h i ê u v à h iệ u ứ n g M R t r o n g t r ư ờ n g m ộ t c h i ê u m à

c á c n g h i ê n c ứ u về t ư ơ n e tá c tr a o đ o i k é p ( D E ) , h iệ n t ư ợ n g t ạ o c ặ p e l e c t r o n -

p h o n o n v à c á c h iệ u ứ n g b ê m ặ t đ ề u c ó th ê á p d ụ n g c h o h iệ n tư ợne, t ừ t ô n g tr ờ

đ ộ n h ạ y là 2 0 % / 0 e

C á c n g h i ê n c ứ u ' v ề v ậ t li ệ u t ừ k í c h t h ư ớ c n a n o d ạ n g hạt, m à n g , m à n g đa lóp, h ợ p k i m v ô đ ị n h h ìn h đ ư ợ c tr i ể n k h a i m ạ n h m ẽ ơ n ư ớ c ta t r o n g n h iề u

n h ó m tá c g iả đ ã g iả i th í c h đ ư ợ c t í n h c h â t d ẫ n c ủ a v ậ t liệ u t r o n g v ù n g n h iệ t đ ộ

g ầ n n h iệ t đ ộ p h ò n a , v à vai tr ò c ủ a p h a tạ p đ i ệ n tử t r o n g v ậ t liệu C á c tá c g iả

C h ư ơ n g 3 : K e t q u ả v à t h ả o l u ậ n

Các mẫu màng pha tạp Fe, Pr, Ru trên cơ sở CaMnO? và L aM n03 được chế tạo bằng phương pháp PLD và được kiểm tra cấu trúc bằng X-ray cho thấy đêu đơn pha.

H ìn h 3.2 G iản đồ n h iễ u x ạ tia X c ủ a h ệ

m ẫ u C a085P r0 /Ị M n i^ J ỉu vO3

FC và ZFC ta thấy rõ sự tách nhau của chúng trong vùng nhiệt độ thấp Điều này là do sự khác nhau giữa hai quá trình làm lạnh mẫu khi có và không có từ trường Khi được làm lạnh có từ trường (FC), các spin được định hướng trong

từ trường nên các spin này bị đóng băng và vẫn giữ nguyên định hướng cũ, nên giá trị từ độ trên đường FC thường cao hơn Còn đối với quá trình làm lạnh không có từ trường (ZFC) thì ngược lại, các spin không được định hướng nên chúng giữ nguyên tính hồn loạn, và do đó từ độ trên đường ZFC nhỏ hơn trên đường FC.

15

Khi từ hóa trone từ trường nhỏ, các đường FC và ZFC tách nhau ở một nhiệt độ nào đó, nhiệt độ đó được gọi là nhiệt độ bất thuận nghịch Tr (thôim thường Tr < Tc ) Sự tách của các đường cong FC và ZFC là biểu hiện rõ rệt về

sự tôn tại trạ n g thái thủy tinh spin (spin - glass) trong các m ẫu n ghiên cứu

Ngoài ra ta còn thấy trong từ trường thấp các mẫu đều tồn tại một nhiệt độ tại

đó có một cực đại trên đường ZFC nhiệt độ này gọi là nhiệt độ chuyển pha (spin

- glass) T g h ay nhiệt độ đó n g băng spin, và Tg c ũ n g nh ỏ hơn T c

Từ các đường cong này ta có thể xác định được các chuyển pha của vật liệu và nhiệt độ ứng với các chuyển pha đó Cụ thể, ta có thể xác định được nhiệt độ Tc ứng với chuyển pha từ trạng thái sắt từ sang trạng thái thuận từ

N h iệ t độ T c ứ ng với vị trí m à ở đó từ độ g iảm m ộ t cách đột ngột về không

Đồng thời ta cũng xác định được nhiệt độ bất thuận nghịch mà ở đó đường cong

F C và Z FC ho àn toàn trù ng nhau C ó nhiều cá c h để xác định nhiệt độ ch u y ển

(H/T), sau đó ngoại suy đoạn dốc nhất đến trục hoành (H/T) ta xác định được giá trị ímg với H/T, với H đã biết ta tính được giá trị Tc tương ứng.

16

T ( K )

Hình 3.5 Đường từ nhiệt ZFC của mẫu Cdo.nsPro.islMn ị _ x R ux O ị

T ừ h ình 3.5 ta thấy từ tính của các m ầu tă n g dần theo nồng độ Ru p h a tạp,

từ 0.2 đến 7 v à 10 em u /g tương ứ ng với x= 0; 0.04 v à 0.08 Đ iều này c h ứ n g tỏ khi thay thế R u c h o M n thì từ tính của vật liệu sẽ tă n g lên do trong hợp chất có

sự thay đổi ( g iả m ) số lư ợng của ion M n 4+ dẫn đ ến việc tăng M n 3+ và do đó có

sự thay đổi tỷ lệ R u 5+/R u 4+ và M n 4+/M n 3+ M ặt k h á c các công trình nghiên cứu cho biết tư ơ n g tá c giữa c á c ion M n cù n g hóa trị là tư ơ n g tác phản sắt từ (S E ) và

tư ơn g tác g iữ a các ion M n khác h ó a trị là tư ơ n g tác sắt từ (DE) K ết quả là tăng tính sắt từ c ủ a m ẫ u khi p h a tạp Ru tăng lên.

M ặt k h ác từ đ ư ờ n g cong từ nhiệt ta thấy sự thay đổi của nhiệt độ T c với các m ẫu, từ 102 đ ế n 135 và 180 K tư ơ n g ứng với x= 0; 0.04 và 0.08 Rõ ràng sự thay thể Ru c h o M n đã làm giãn m ạn g tinh thể, d ẫn đến sự tăng lên của c ư ờ n e

độ tư ơ n g tác trao đổi kép D E giữa M n + - o - M n 4+ (D E phụ thuộc cả góc tương tác Mn - o - M n v à chiều dài tư ơ n g tác M n - o - Mn), chính sự tăng cư ờn g

tư ơ n e tác D E (do lệch m ạ n g ) m a n g tính sắt từ k im loại đã làm tăng nhiệt độ chuyển pha T c

C ác ph ép đo từ độ theo từ trư ờ n g tại các n hiệt độ khác nhau của các m ẫu

C a0 8?Pro 15 M n 1 xR.UxO 3 c ũ n e cho thây vai trò của pha tạp Ru Lực kháng từ H c

17

cua các m ẫu giảm dần theo nhiệt độ và theo hàm lư ợng pha tạp Ru (JKPS, Vol

61, No 10, November 2012, pp 1568~1572).

H (kO e)

Hình 3.6 Tù độ phụ thuộc từ trường

cùa mau Ca0,8sPro.i$Mni.xRuxOi (x=0)

đo tai các nhiêt đô khác nhau • • •

3020 10 cn

"3

ĩ 0 (D -10 -20

đo tại các nhiệt độ khác nhau.

M ộ t tro n g các n g h iên cứ u c ơ bản đối với vật liệu từ là nghiên cứ u các chuyền pha từ tại T c B ằn g ph ép đ o từ độ với thiết bị SQ Ư ID n hóm nghiên cứu

đ ã áp dụng p h ư ơ n g ph áp A rrott plots tìm ra các thông số tới hạn cùa các

c h u y ể n pha loại 2 (S O M T ) tại T c của các m ẫu p = 0.358 ± 0.007, Y = 1.328 ± 0.003 và 6 = 4.71 ± 0.06 (SSC 167, (2013), pp 4 9 -5 3 ) C ác thô n g sổ này hoàn

toàn khớp với m ô hình H e ise n b e rg 3D ch o các vật liệu từ perovskite C ũ n g từ

m ô hình này đ ã chứ ng m in h đư ợc giá trị củ a biến thiên entropy từ cực đại tỷ lệ với từ trư ờ ng áp d ụ n g theo quy luật ỊASmaxl H” với n = 0.63 khác với n=2/3

củ a mô hình trư ờ n g tru n g bình (h ìn h 3.8 v à 3.9).

D o kh ó kh ăn về thiết bị v à chế độ cô ng ng h ệ tạo m àn g đa lớp, nhóm

n ghiên cứu đ ã chuyển h ư ớ n g n g h iê n cứu các d u n g dịch nanofluid chứ a các hạt nano p erovskite với kỳ vọ n g sẽ chế tạo các m à n g đa lớp b à n ? p hư ơ n g ph áp lẳng đọng Các n g h iê n cứu ban đầu về tính chất q u a n g của các du n g dịch này được trình bày tro n g báo cáo tại hội nghị S P M S - 2 0 1 1 tại thành phố Hồ Chí M inh 7- 9/11/201 l v à được đăng tải trên tạp chí T o án - L ý CÌ1a Đại học Q uốc gia H à nội Vol 29, No 2 (2013).

18

Hình 3.8 Các đường từ hóa đẳng nhiệt

và tính toán các tham so tới hạn (P, Y, 8 )

của hệ mẫu Ca 0 ' 85 Pr0 lỷMn 0 , 96 Ru 0 ' 04 O 3

Hình 3.9 Tính toán các tham số tới hạn (p, ỵ, 8) bằng phương pháp Arroít plots của mẫu LaMno 9 Feo 1 OỊ

hư ớ n g dịch c h u y ể n xanh (với phổ phát xạ) theo n ồ n g độ du ng dịch Đ iều này có thê giải thích do tăng khả năn g khu ếch tán các h ạt nano perovskite trong dung dịch làm tăns, d iệ n tích bề m ặt dẫn tới việc tă n e k h ả năng phát xạ hay hấp thụ quang học của d u n g dịch nanofluid.

1 9

K ết lu â n

1 Đê tài đã n ghiên cứ u hiện tượng tới hạn c ủ a các perovskite nền M an g an pha tạp Fe và Pr, Ru D ự a trên các đ ư ơ n g c o n ? A rro tt đã tìm ra các thông sô tới hạn ((5, Y, ỗ) phù h ọ p với m ô hình H eisen b erg 3D, cho các vật liệu khác nhau và

c h ứ n g m inh vai trò cùa các ngu y ên tố pha tạp trên, trong cạnh tranh sắt từ - phản sắt từ tại điểm c h u y ển pha T c

2 E)ê tài cù n g tìm ra m ối liên hệ giữa biến thiên Entropy từ cực đại với từ trư ờ ng áp d ụ n g (ASM~ H n ở đây n=0.63).

3 Đã khảo sát tính chât qu an g của duny dịch nanoparticle perovskite trona mối liên hệ với nồ n g độ Span-80 n hư là m ột chất hoạt hóa bề mặt

21

T à i l i ệ u t h a m k h ả o

1 Physical R ev iew Letter 71 (14), (1993), 2 3 3 1 -2333

2 P hysical R e v iew B 51 (9), (1995), 6 14 3 -61 4 6

3 Physical R ev iew B 54 (21), (1996), 15299-15302

4 J Solid State C hem 127 (1996) 354.

5 M ate rials S cience and E ng in eerin g B53, (1998), 2 7 2 - 2 7 7

6 G e rm a n y A p p lied Surface Science 1 3 8-1 3 9 (1999) 4 0 -4 3

7 Solid State C o m m u n ic a tio n s 112, (1999), 2 0 1 - 2 0 5

8 A p p lied S urface S cience 1 3 8 -1 3 9 , (1999), 4 0 - 4 3

9 A d v a n c e s in P hysics, Vol 48, No 2, (19 9 9),16 7 - 293.

10 Solid State C o m m u n ic a tio n s 114, (2000), 2 6 7 - 2 7 0

11 J M agn M agn M ater 211, (2000), 35-40

12 Solid State Sciences, 2, (2000), 821-831.

13 J Solid State C hem 155 (2 00 0 ) 447.

21 J M agn M agn M ater 304, (2006), 36-40

22 J M agn M agn M ater 310, (2007), e681

23 J M agn M agn M ater 310, (2007), e720

24 Solid State C o m m u n ic a tio n s 142, (2007), 5 2 5 -5 3 0

25 J Phys C ondens M atter, 20, (2008), 255229.

26 J o f the K o rean Phys Soc 54 (6), (2009), 2349 -23 5 2

27 Journal o f Physics: C o n fe ren ce Series 187, (2009), 012011

lal of r h.' Korean Physical Society, Vol 61, No 10, Novem ber 2012 pp 1 5 6 8 ~ 1 5 7 2

CaMnOs is an antiferromagnet in which the super-exchange interaction taking place between

M n l+ ions plays an important role The doping of a small amount of 15% Pr into the Ca site

C'aossPii, isMnO.i leads to the appcarancc of M il ions, and introduces the ferromagnetic (FM)

double-exchauge interaction between Mn3+ and Mn4+ ions, which is dominant ill a narrow temper­

ature range of 90 ~ 115 K The FM interaction becomes strong for Cao ssPro.isMnOs doped with

4 and 8% Ru into the Mn site ( i e , Cao.ssPro.isMni-jRuxO.i with X= 0.04 and 0.08) The Curie

temperature obtained for X = 0.04 and 0.08 are about 135 and 180 K, respectively While the FM

interaction in the former is dominant due to Mn3+-Mn'1+ exchange pairs, the latter has the contri­

bution of Ru ions This results in remarkable differences in the features of their FM-pararnagnetic

phase transitions and their coercive fields H c

PAGS numbers: 75.3U.Kz, 75.47.Lx, 75.60.Nt

Keywords: Ru-doped pcrovskite manganites, Magnetic properties

-1568-IKcs I 1 Uu (lopnif; on the M agnetic Propfii'tics (jf Caij s s P io ls M n i _ rR u rO;) T L PllAN

g 1 (Color online) XRD patterns of polycrystalline

iPrn r.M n i-iR iiiO s compounds prepared by using COI1-

onal solid-state reaction.

incieai-I- Journal of

H (kOe)

g 3 (Color online) Hysteresis loops for X — 0 measured

irious temperatures above 90 K The inset shows the

ivity H c versus temperature.

H.U content proves that the development of the FM

Cao 8sPi'o1 5 M11O3 (the X = 0 sample without Ru

Lilts), three factors contribute to the M ( H ) curves

ibly t h e coercive field H c o b t a i n e d f r o m t h e M ( H )

es also decreases rapidly for magnetic fieldy from G70

o ~ 170 O e for T > T f = 107 K , ( s e e t h e i n s e t of

3) We believe that ill the X — 0 sample A F M

actions associated with the superexchaiigc pairs of

+ -M n 4+ and M n ! + - M n ỉ+ are dom inant There is

a random distribution of FM clusters clut' to \ [ n ,x

-t.ho Korean Physical Society, Vol 61, No 10, N ovember 2012

[ires of ’111-doping on the Magnetic Properties of Cao.ssPi'o 15 M 1 i 1 -.rRu.tO 3 T I, P h a n I ' l a l

g 5 (Color online) (a) Isothermal-magnetization curves

= 0 04 recorded around the phase transition temperature,

’he performance of Arrott plots, (c) M , ( T )

ritical parameters are indicated.

t'ding to the Banejeer criterion [14], It means that

pontaneous magnetization (M,) and the inverse ini-

3 K, as shown ill Fig 5(c) Obviously, the T c value

ined from this technique is in good agreement, with

Journal of th e Korean P hysic al Society, Vol 61, No 10, N ovem ber 2012

esting v;ariations in the H r versus temperature and

[oping concentration, leading to the differences in

ires ot title magnetic phase transitions tor the sam­

[2] S Mizusaki, M Naito, T Taniguchi, Y Nagata, M Itou,

Y Sakurai, Y Noro, T c Ozawa and H Samata, J

Phvs Condens Matter 2 2 , 145601 (2010).

|3] M Naito, S Mizusaki, T Taniguchi, Y Nagata, T c Ozawa, Y Noro and H Samata, J Appl Phys 103, 07C906 (2008).

[7j K Liu, X w W u , K H A h n , T S ulchek, c L C h ie n

and J Q Xiao, Phys Rev B 54, 3007 (1996).

[8 ] Y Tomioka, A Asamitsu, H Kuwahara, Y Moritonio and Y Tokura, Phys Rev B 53, R168Ũ (1996).

[9] A P Ramirez, J Phys Condens Matter 9, 8171 (1997) [10] N A Babushkina, A N Taldenkov, A V Inyushkin, A

Maignan, D I Khomskii and K I Kugel, Solid State

P h e n o n i 1 5 2 , 127 (2 0 0 9 )

[1 1 ] J S K im , B H K im , D c Kim, M G Kim, A Maúg-

nan, B Raveau and Y w Park, Phys Scr T 115 498 (2005).

[12] S Kolesnik, B Dabrowski and o Chmais.sem, Phys.

1 R e v B 7 8 , 214425 (2 0 0 8 )

[13] A Anott, Phys Rev 108 1394 (1957).

[14] S K Banerjee, Phys Lett 1 2 16 (1964).

[17] M Sahana u K Rossler N Ghosh, s Elizabeth, H.

L Bhat, K Dorr, D Erkert, M Wolf and K H Muller.

Phys Rev B 68 144408 (2003)

|18] J B Goodenougli, L o c a l iz e d to I t i n e r a n t E l e c t r o n i c

2001).

Solid State Communications 167 (2013 49-53

‘menỉ of Physics Chungbuk National University Cheongju 361-763 South Korea

V of Physics, Hanoi University of Science Vietnam National University Thanh Xuan, Hanoi Vietnam

J of Engineering Physics and Nanotechnology VNU University of Engineering and Technogoly Xuan Thuy Can Giav Hanoi Vietnam

te oj Materials Science Vietnam Academy of Science and Technology 18 Hoang Quoc Viel Hanoi Vietnam

CrossMark

d 16 May 2013 L a M n 0 3 Fe0 ,O 3 w i t h a s e c o n d - o r d e r p h a s e tr a n s i t i o n D e ta ile d c ritic a l a n a l y s e s b a s e d o n t h e m o d if ie d

■d 14 June 2013 A r r o tt p lo t m e th o d an d th e u n iv e rs a l scaling la w gave th e c ritic a l param eters r c= 135.7 K, ly n b erg 0 3 5 8 + 0.007, y = 1.328 ± 0 0 0 3 , a n d (5 = 4.71 ± 0.06 Comparing to standard m o d e ls , t h e c r itic a l

- - e x p o n e n t values d e te rm in e d in o u r w o rk are close to those exp ected fo r th e 3D H eisenberg m o del rfs ( w it h /* = 0.365, r= 1.336, and rt = 4.80) T h is reflects ari existence o f fe rro m a g n e tic short-range o rd e r in oskite mangamtes L a M n 0!JFe0 , 0 3 A ro u n d To th e m a g n e tic e n tro p y change reaches th e m a x im u m value (ASm jx ), w h ic h is

al behavior a b o u t 3.8 J k g " 1 1C’ fo r th e a p p lie d fie ld o f 50 kOe P a rticu la rly, its m a g n e tic -fie ld dependence obeys the

p o w e r la w IASm jxl-H ", w h e re n = 0.63 is d o s e to th e value calcula ted fro m th e re la tio n n = 1 + ( / M)l{p+r).

c 2013 Elsevier Ltd A ll rig h ts reserved.

production

is know n well th at LdM n03 (la n th a n u m m anganite) is an

ting antifenornagnetic (AFM) material with orthorhombic

skite structure, and has the Neél temperature TN=140 K Ị1 Ị

Ignetic properties are generated from super-exchange inter-

|S o f M n 3+ (3d4 f2geg) cations located in an o ctahe dral crystal

ormed by six oxygen anions (i.e., MnOg octahedron) A strong

■ ng between the electron spins on eg and f2g orbitals causes

,hn-Telier (JT) distortion of Mn06 octahedra around Mn’ *

JS confirmed by Elemans et al [2| A small change related to

n excess (LaMnOJ+„) creates more Mn4* ions [3], This leads

omagnetic (FM) double-exchange interactions of Mn3*-Mn4t

and AFM Mn4'-Mn4l‘ ones [4,5],

e creat on of Mn4+ ions can also be carried out by replacing

La io n ; b y a n a lk a lin e - e a r th io n A ( = Ca, Ba a n d S r) T h e s e

led conpounds are known as hole-doped perovskite man­

’s with general formula Lai-^MnOs [5], where Mn4* con-

Ition is modified by varying ^-doping content It has been

/e r e d tn a t th e FM in t e r a c t io n b e c o m e s s tr o n g e s t w h e n th e

'Mn4+ !3tio is about 7/3, corresponding to LaiVV*Mn03 com-

is with *=0.3 With such the optimal ratio, colossal rrwgnetore-

ce a n d m a g n e to c a lo r ic e ffe c ts w o u ld be o b ta in e d a r o u n d th e

respond.Ig Juthoi Tel.: +82-43 261-2269 fax: -^82-43-275-6415

lail addr'ss scyu@chungbuk.ac kr (S.c Yu).

FM-paramagnetic (PM) phase transition temperature (Tc) [6-10], Physically, these effects are explained by the double-exchange mechanism in addition to dynamic JT distortions generated from strong election-phonon coupling [4.7.8] The exchange interaction strength of Mn ions thus depends on both the bond length (Mn-O), and angle (Mn-O-Mn) of perosvkite manganites [111.

Together with the doping into the La site, the modification of the FM phase can also be carried out by substituting a transition metal into the Mn site, known as La!Mni-yMy03 compounds (M = Ni, Fe, Ti, Co, Cr, and so forth) [12-17], This route usually decreases the strength of FM Mn3+-Mn4+ interactions (i.e., Tc value decrease) with increasing M-doping concentration [ 12— 14] because its presence changes the bond length and angle of the perosvkite structure, and results in additional contributions of AFM and/or FM interactions related to M ions Depending on the doping level and nature of M, there is the possibility of double exchange between Mn and M ions to enhance the magnetization [13.17], Typically, it was found double-exchange interaction of

Communications

magnetie-field dependences of magnetization ( M - H )

cntal result', indicate an existence of FM short-range order

i n gFe0 i O | A r o u n d Tc t h e m a g n e t ic - e n t r o p y c h a n g e

th e m a x im u m v a lu e (A S mJX) o f - 3 8 J k g 1 K ~ ' f o r a n

field of SO kOe Additionally, its magnetiofield depen-

in be d e s c r ib e d b y th e p o w e r la w A S max» H n, w h ic h w a s

:i by Ocstorreichcr dnd Parker for a material with a second

ỉgnetic phase transition (SOMT) [18Ị.

r i m erit

o v s k ile m a n g a n it e L a M n 0.9 Fe0 , O j w a s p r e p a r e d b y c o n -

.1 s o lid - s t a t e re a c tio n , u s e d h i g h - p u r it y p o w d e r s U i20 3,

and Fe20 ; (99.9%) as precursors These powders combined

i c h io m e t r ic q u a n titie s w e r e c a r e fu lly g r o u n d a n d m ix e d ,

I calcinated in air at 1100 c for 24 h.The obtained mixture

mind and pressed into a pellet under a pressure of about

I by a hydraulic press Finally, it was annealed at 1200 sc

s T c u rv e , see Fig 1 its m i n i m u m is th e C u r ie te m p e r a t u r e

he sample, which is about 137 K Particularly, below Tc

the bifurcation of the MzfcCO and MpcCn curves, with

■ variation tendencies as lowering temperature Their

the deviation between M f c ( T ) and M / f C( T ) would be different

In general, a large deviation is usually observed in FM materials

interactions [22,23], In other words, no real PM state exists above

Tc This is ascribed to the reason causing a small difference

FM lo n g -ra n g e o r d e r (as d e s c rib e d b y th e m e a n - f ie ld th e o r y |2 5 ]) ,

th e H /M v e rs u s M 2 c u rv e s in th e v ic in it y o f Tc a re p a ra lle l s tr a ig h t lin e s T h e s tr a ig h t lin e a t th e c r itic a l p o in t Tc goes th r o u g h th e

o r ig in a l c o o rd in a te H o w e v e r, th e s e c r ite r ia a re n o t m e t in OUI

system, as can be seen in Fig 2(b) Notably, the slopes of the H I M

versus M 2 curves are positive This proves the system LaMrio.9Feo.1O3

oiOjUncet an applied Held of 100 Oe The insel shows r~'(T) data filled b) an inverse performance of Arrott plots (H/M versus M2) for LaMn09Fe0i03

7 / 51

ling to the m ean field th eo ry ap p ro x im atio n for a ferrom agnet

he SOIVI'I, th e M-T-H relation obeys th e scaling equation of

ver, t h e absence of such th e feature d e m o n s tra te s that p an d y

characteristic of our sy stem LaMn09Fe0 1O3 are different from

ex p e c te d for tile m ean-field theory (MFT) To d eterm in ed th eir

; and T-, one usually bases on modified Arrott plots [2 7 ị, and

ideal isotherm W ith the correct values of p and Ỵ, the M- H

around Tc fall in to a set of parallel straight lines in the

m ance ol M l/(i versus (HI M) ' lr The m e th o d content can be

ri a s f o l l o w s : s t a r t i n g f r o m t r i a l c r i t i c a l v a l u e s ( f o r e x a m p l e :

14 a n d r — 1.29), M S(T ) a n d Xo(T ) d a ta a re o b ta in e d f r o m th e

e x tra p o la tio n for the isotherm s at hi^h fields to the

linate axes of M ' lfi and (1 Aro)1 /r= (H//Vf^ respectively These

and/o(T } data a re th en fitted to Eqs (2) an d (3), respectively, to

/e b e t t e r ft, Y, a n d Tc v a l u e s T h e n e w v a l u e s o f Ịì, Y , a n d Tc

led are co n tin u o u sly used for th e next m odified A rrott plots

hey co n v erg e to stable values In Fig 3(a), it show s /Vfs(T) and

data fitted to Eqs (2) and (3), respectively, and th e critical

\eters o b ta in e d from th e final step o f m odified A rrott plots

• the critical exponents are ft— 0.358 ± 0.007 and Ỵ— 1.328 +

The TV Values o b tain ed from ex trap o latin g the FM and PM

15 are 135.8 ± 0.1 and 135.5 ± 0.2 K, respectively Their average

is th u s ab o u t 135.7 K In general, Tc o b tain ed from th e M-H

is sm a lle r th an th a t d e te rm in e d from th e M-T data This

ion w ill be sm all if th e m agnetic sy stem is tru e FM long-

order W ith th e obtained values of /I and r M '1'1 versus (HỊM)ìlr

5 a t h ig h fie ld s a r o u n d Tc a re lin e a r, as c a n b e seen c le a r ly in

b) For 6, it can be obtained from fitting th e critical iso th erm to

) At th e te m p e ra tu re T= 136 K (=TC), fi is ab o u t 4.25 w hich is

ilue s= 4.71 + 0.06 calculated from th e W idom scaling relation

y//i [2 5 1 A ssessing th e reliability of th ese critical values can be

o n t h e s t a t i c - s c a l i n g hypothesis, w h i c h p r e d i r t s t h a t t h e M - T - H

i o r o b e y t h e u n i v e r s a l s c a l i n g l a w [ 2 5 ]

(5)

; a n d / are regular functions for T > T C and T < Tc, respec-

The equation hints that plotting Ml Iff' versus makes all

points fa ling into two universal branches characteristic of

matures T < Tc and T > Tc Clearly, such the conditions are fully

5” 24

16

■ 0 Exp data / - Fitting curves m

T c = 135.8 ± 0 1 \ y T r = 135 5 ± 0 2 [J = 0 3 58 ± 0.007 Y = 1 328 ± 0 003

- 1 - * -— 1 — ■ -■ - ■'

2 4 0 D

180 fc

Q)

CD CD

Ơ)

e

H /|Ef (O e)

Fig 4 (Color o n line) Scaling p erfo rm an ce of M /W v ersu s H /iif* ' show s two

universal curves for te m p e ra tu re s T < Tc a n d T > Tc The inset show s th e sam e

scaling p erfo rm an ce in th e lo g-log scale.

inhom ogeneous regions (FM clusters) in LaMni-xFex0 3 due to inter­action series .M n 3+- 0 - F e 3* -0 -M n 4* M n3* -0 -F e 3't- 0 - M n i '‘ ,

Mn -O -Fe -O -M n etc It m eans that th e mixed valence of

Mn and Fe ions prom otes both FM double-exchange and AFM super­exchange interactions The FM interaction is favored to exist for Fe3"’-

O -M n3^ and Mn3+- 0 - M n 4H' 113), w hile th e other interaction pairs are assigned to be AFM The coexistence of such the FM and AFM regions leads to FM short-range order in LaMn09Feo.i0 3 Recently Yang et al 114] also observed FM short-range order in LaMn,-,,Ti,03 com pounds,

w ith 0.359s/)'s0.378, 1.24S/S1.29 and 4.11s,« 4.21 depending on

content For LaMn03 14 [3], however, the FM phase is mainly

n3’-0 - M ri4 t It has been found the critical exponent values

r = 1.470, and <5 = 4.542 close to those experted for the MFT

e results prove that th e critical property is sensitive to

5 and defects Thrse important factors can be employed in

the magnetic ph ase transition of manganites [28,29],

e critical region, th e mag netocaloric (MC) effect of

?0 1O3 can be a ssessed u p o n th e m ag n etic en tro p y change

Dr a F M m a t e r ia l u n d e r g o in g th e S O M T, th e A S m in

t ic - f i e ld in te r v a l o f 0 - H is d e t e r m in e d f r o m M a x w e ll's

10]

a) s h o w s t e m p e r a t u r e d e p e n d e n c e s of -ASm w ith various

fields from 10 to 50 kOe At a given temperature, -ASm

with increasing the applied field Particularly, the

c u r v e s e x h ib it th e m a x im a (d e n o t e d as - A S itu x ) in th e

i f T o U n d e r th e a p p lie d f ie ld H = 5 0 k 0 e , th e - A 5 m(T )

, IA5„mxI and th e f u ll-w id th -a t-h a lf m a x im u m (<5Tfwhm) of

K and 3.8 J kg'1 K '\ respectively If using this material

etic re frigeration application, its relative cooling po w e r

ime perovskite manganites [10] In Fig 5(b), it shows the

t h e m o d if ie d A r r o t t p lo ts a n d u n iv e r s a l s c a lin g la w , w e d e te r m in e d

th e c r it ic a l e x p o n e n ts /7 = 0 3 5 8 + 0 0 0 7 , Y = 1 3 2 8 ± 0 0 0 3 , a n d ( 5 = 4 7 1 + 0 0 6 , w h ic h a re c lo s e to th o s e e x p e c te d fo r th e 3D

/ 49-53

Freitas, c H artm g ci p Pureur I A Alonso L Ghivelder J Mdgn M agn

ter 226-230 ( (2001) 569

'ener Phys Rev H 82 (1951) 403.

Ramirez J Phys.: Condens Matter 9 (1997) 8171

D Coey M Viret L Kanno Phys Rev Lett 75 (1995) 3910

Millis PB l.ittlewood B i Shraiman, Phys Rev Lett 74 (1995) 5144

Millis, B.l jhidiman R Mueller Phys Rev Lett 77 (1996) 175

\ Phan S-C Yu N.H Hur J H Jeong J Appl Phys 96 (2004) 1154

1 Tishin Y.l spichkin The Magnetocaloric effect and its applications (IOP

Jlish in g L td B ristol a n d P h ila d e lp h ia 2 0 0 3 ).

iarkar A K R aychaudhuri A.K Bera, S.M Yusuf New J Phys 12 (2010)

1026.

de Lima JAM Coaquira R.L de Almeida L.B de Carvalho S.K Malik

,ppl Phys 105 (2009) 013907

Tong, B Zhang, s Tail, V Zhang Phys Rev B 70 (2004) 014422

ang Y.p Lee Appl Phys Lett 91 (?007) 142512

Raffaelle, H u A nderson D M Sparlin P.E Parris Phys Rev B 43 (1991)

! Yang L Ye X D Xie Phys Rev B 59 (1999) 7051

/ Zhang G Feng H Liang B.s Cao z M eihong Y.G Zhao J Magn Magn.

ter 219 (2000) 236

(1 8 ị H O esterreicher FT Parker J Appl Phys 55 (1984) 4336.

[ 19] D.N.H Nam K M dthieu p Nordblad N V Khiem N X Phuc Phys, Rev B 62

(2000) 1027

Ị 2 0 Ị D.N.H N am K J o n a s o n , p N o rd b lad N V K hiem , N X P h u c Pliys Rev B 59 (1999) 4189

(211 A K Pram am k, A Banerjee Phys Rev B 79 (2009) 214426

Í22ị A Daoud-Aladine J Rodriguez-Carvajal L Pmsard-Gaudart, M.T Fernandez-

Diaz A Revcolevschi Phys Rev Lett 89 (2002) 097205.

12 3 1 S B Oseroff M Torikachvili J Singlcy s All S.-W Cheong, s Schulrz Phys.

Rev B 53 (1996) 6521 [241 A Arrott Phys Rev 108 (1957) 1394

(25Ị H E Stanley Introduction to phase transitions and critical phenomena Oxford University Press London 1971

[26| S.K Banerjee Phys Lett 12 (1964) 16 (27Ị A Arrott J.E Noakes Phys Rev Lett 19 (1967) 786

Ị28Ị B, Padm anabhdn H.L Bnat, s Elizabeth, s Roszler U.K Roszier K Dorr.

K.H Muller Phys Rev B 75 (2007) 024419

(29] s Roller, U K Roller, K Nenkov D Eckert, S.M Yusuf, K Dorr K.-H Muller.Phys Rev R 70 (2004) 104417

Ị30ị V Franco J.S Blazquez A Conde Appl Phys Lett 89 (2 0 0 6 ) 222512.

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI

V N U Journal o f Math em atics - Physics, Vol 29, No 2 (2013) 55-58

E x c i t e d s t a t e i n n a n o f l u i d c o n t a i n i n g

p e r o v s k i t e m a n s a n a t e p a r t i c l e s

Vu Anh T u a n 1, N g u yen Due T h o ', Pham Due H uy en Y e n 2

Phung Q uoc T h a n h 1*, H oang N am N hat

;F a c u l t y o f T e c h n ic a l P h y s ic s a n d N a n o te c h n o lo g y , V N Ư U n iv e r s ity o f E n g in e e r i n g a n d T e c h n o lo g y

1 4 4 X u a n T h u y , C a u G ia y , H a n o i, V ie tn a m 2F a c u lt y o f P h y s ic s V N U U n iv e r s ity o f S c ie n c e , 3 3 4 N g u y e n T ra i, T h a n h X u a n , H a n o i, V ie tn a m

R e c e i v e d 17 A pril 2 0 1 3

R e v is e d 2 0 M a y 2 0 1 3 ; A c c e p t e d 27 J u n e 20 1 3

A b s t r a c t : T h e n a n o f l u id s c o n t a i n in g th e s u r f a c e a c tiv a te d p a rtic le s h a v e great a p p lic a tio n

p o te n tia l in m o d e r n t e c h n o l o g y In th is p a p e r, w e s tu d ie d th e o p tic a l p r o p e r t ie s o f th e cera m ic

p a rtic le s o f fo r m s C a ( F e M n ) 03 a nd ( C a P r ) ( M n R u ) O j d isp ersed in w a te r so lu tio n by u sin g S P A N -

80 as s u r f a c e a c t i v a te d a g e n t ( c a l le d su r f a c ta n t) T h e U V - V is a b s o r p ti o n an d p h o to l u m i n e s c e n c e

s p e c t r o s c o p i e s w e r e in v o l v e d T h e re s u lts s h o w e d th at the p r e p a r e d n a n o f l u id s p o s s e s s the

d if f e r e n t o p tic a l p r o p e r t ie s in c o m p a r i s i o n w ith th e ir c r y s ta llin e c o u n t e r p a r t s In facts, th e y s h o w e d

c le a r b lu e sh ifts o f sp e c tra l lin e s, c h a n g e s o f b a n d g ap , a n d e s p e c ia lly e n h a n c e m e n ts o f em is s i o n

" Correspond me author Tel: 84- 913346133

E-rnaii: thanhpq if vnu.edu.vn

55

/

References

[1] R Gundakaram, p V Arulraj Avanitha, c N R Rao, N Gayathri, A K Raychaudhuri, A K Cheetham,

“Effect of Cr substitution on the crystal and magnetic stru cture of (P r0 55Cao45)MnC>3: A neutron powder

diffraction investigation", J Solid State Chem 127 (1996) 354.

[2] K Yoshii, A Nakamura, “Reversal of Magnetization ill La<) 5Pr„ sCrOj”, J Solid Slate Chem 155 (2000) 447 [3] X.J Liu Z.Q Li, P Wu H.L Bai, E.Y Jiang “The effect of Fe doping on structural, magnetic and electrical transport properties of CaMri|-xFexOj (X = 0-0.35)", Solid State Communications 142 (2007) 525-530.

[41 J M D Coey, M Viret and s von Molnair, “Mixed-valence manaanites", Advances in Physics, 1999, Vol 48

No 2, 167, 293.

[ )Ạ I I I Ọ C Q U Ố C G I A 1 ỈA N Ộ I ( Ộ N G H Ò A X Ã H ộ i C H Ủ N G I I Ĩ A V í K ỉ N A M

Q Ư Y Ẻ T Đ Ị N H V/v công nhận đề tài và n g u ò i h u ó n g d ẫn lu ậ n văn th ạ c sĩ khóa 2009 - 2011

Căn cứ Quy định về tổ chức va hoạt động trong Đại học Quôc gia Hà Nội được ban hành theo Quyết định số 600/TCCB ngày 01/10/2001 của Giám đốc Đại học Quốc e,ia Hà Nội;

Căn cứ Q uy'chế đào tạo sau đại học ở Đại học Quốc gia Hà Nội đirọc ban hành theo Quyết định sổ 3S10/K ỈIC N ngày 10/10/2007 của Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội;

Theo đề nghị của các ông: Trưởng phòng Sau đại học và Chủ nhiệm Khoa Vật

Điều 1 C ông nhận tên đề tài luận vãn thạc sĩ và người hướng dẫn học viên cao học Đinh T h ị L a n (Khóa 2009 - 2011), sinh ngày 14/11/1986, như sau:

Tên đề tài: Tính chất quang của hạt gốm từ chứa Mn trong dung môi hữu cơ.

Chuyên ngành: Q uang học; mã so: 60 44 11.

Người hướng dấn: TS Phùng Quốc Thanh, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Điều 2 Người hướng dẫn học viên cao học có nhiệm vụ và quyền lợi ghi trong

Q u y c h ê Đ à o t ạ o s a u đ ạ i h ọ c h i ệ n h à n h

Điêu 3 Các ông (bà): Trưởng phòng Sau đại học, Chủ nhiệm Khoa Vật lý, Thủ trưởng các đơn vị liên quan, học viên cao học và người hưóng dẫn có tên trong Điều 1 chịu trách nhiệm thi hành Q uyết định này./.

Date o f birth: 14 Novtmber 1986

Place o f birth: N inhB inh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Q Đ cổng nhân hoc vị và cáp băng số: usÌQ tưĐ Ể ngày o n S Ê ữ

Số vào sổ: 2ff9ll2JTN Số hiệu bâng: Ị » I 3 5 2 0