Về sự thay đổi tính chất vật lý của hợp chất thiếu lantan la0,54ca0,40mno3 δ

1 MỞ ĐẦU Sự phát triển của khoa học kỹ thuật vật liệu từ đã được ứng dụng mạnh mẽ vào các ngành kỹ thuật cao như kỹ thuật điện và điện tử, chế tạo cơ khí, công nghiệp hóa học… Việc nghiê

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ THU HẰNG

VỀ SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA HỢP CHẤT THIẾU LANTAN

La0,54Ca0,40MnO3-δ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ THU HẰNG

VỀ SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA HỢP CHẤT THIẾU LANTAN

La0,54Ca0,40MnO3-δ Chuyên ngành: Vật lí nhiệt

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

TS Chu Văn Tuấn GS.TS Nguyễn Huy Sinh

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng cảm ơn các thày cô giáo cùng các cán bộ làm việc tại

Bộ môn Vật lý nhiệt độ thấp, Khoa Vật Lý, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã dạy dỗ, giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Đặc biệt, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Huy Sinh, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn TS Chu Văn Tuấn đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Qua đây, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo trường Đại học Phòng Cháy Chữa Cháy, Lãnh đạo Bộ Môn Cơ Sở Ngành và các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn

Hà Nội, 2015

Nguyễn Thị Thu Hằng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU PEROVSKITE LaMnO3 4

1.1 Sơ lược về cấu trúc tinh thể hệ vật liệu Perovskite LaMnO3 4

1.1.1 Cấu trúc tinh thể Perovskite 4

1.1.2 Sự tách mức năng lượng và trật tự quỹ đạo trong trường tinh thể bát diện 5

1.2 Hiệu ứng Jahn – Teller 9

1.3 Trạng thái và cấu hình spin của các điện tử d trong trường tinh thể bát diện 11

1.4 Tương tác siêu trao đổi (Super exchange - SE) 13

1.5 Tương tác trao đổi kép (Double exchange - DE) 14

1.6 Sự cạnh tranh giữa hai loại tương tác AFM và FM trong hợp chất manganite 15

1.7 Tìm hiểu giản đồ pha của hệ Perovskite La1-xCaxMnO3 16

1.8 Hiệu ứng từ trở (MR) trong Perovskite manganite 18

1.8.1 Quá trình nghiên cứu và phát triển 18

1.8.2 Mô hình hai dòng của Mott và cơ chế tán xạ phụ thuộc spin 21

1.9 Một số đặc điểm của vật liệu Perovskite La1-xCaxMnOδ-3 thiếu Lantan 22

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 25

2.1 Công nghệ chế tạo mẫu 25

2.1.1 Công nghệ gốm 25

2.1.2 Công nghệ sol-gel 26

2.2 Phương pháp nghiên cứu 27

2.2.1 Nghiên cứu cấu trúc: Phép đo nhiễu xạ bột Rơnghen 28

2.2.2 Phân tích phổ tán sắc năng lượng (EDS) 29

2.2.3 Ảnh hiển vi điện tử quét 29

2.2.4 Phương pháp xác định nồng độ Ôxy  30

2.2.5 Phép đo từ độ M(T) 30

2.2.6 Phép đo điện trở R(T) 33

2.2.7 Phép đo từ trở 35

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Chế tạo các mẫu nghiên cứu 37

3.2 Nghiên cứu cấu trúc tinh thể 39

3.2.1 Phổ tán xạ năng lượng điện tử EDS 41

3.2.2 Xác định thành phần khuyết thiếu ôxy trong mẫu 43

3.2.3 Xác định nhiệt độ chuyển pha Curie (T c ) 45

3.2.4 Kết quả đo điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ 47

3.2.5 Xác định năng lượng kích hoạt E a 48

3.2.6 Từ trở khổng lồ trong La 0,54 Ca 0,40 MnO 3-δ 50

KẾT LUẬN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC: CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 56

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU

<rA> Bán kính ion trung bình vị trí kim loại đất hiếm (A)

A Vị trí chiếm giữ của các ion đất hiếm trong cấu trúc

perovskite ABO3

B Vị trí chiếm giữ của kim loại kiềm thổ trong cấu trúc

ABO3

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 (a) Cấu trúc tinh thể Perovskite lí tưởng (b) Sự sắp xếp của các bát diện

BO6 trong Perovskite lí tưởng 5

Hình 1.2: Sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mn 3+ 7

Hình 1.3: Hình dạng của các hàm sóng e g : (a) d x 2y 2 , (b) d z 2 8

Hình 1.4 Hình dạng các hàm sóng t2g: (a)𝑑𝑥𝑦 , (b) 𝑑𝑧𝑦 , (c) 𝑑𝑧𝑥 8

Hình 1.5 Méo mạng Jahn – Teller 10

Hình 1.6 Sự phụ thuộc năng lượng toàn phần E,P và  vào trạng thái spin của các điện tử 11

Hình 1.7 Sự sắp xếp các điện tử trên các mức năng lượng suy biến và trạng thái Spin 12

Hình 1.8 Sự xen phủ quỹ đạo và chuyển điện tử trong tương tác SE [2] 13

Hình 1.9 cơ chế tương tác trao đổi kép của chuỗi - Mn 3+ - O - Mn4+ - O - Mn3+ 14

Hình 1.10 Mô hình về sự tồn tại không đồng nhất các loại tương tác trong các hợp chất ABO3 16

Hình 1.11 Giản đồ pha hệ La 1-x CaxMnO3. 17

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình chế tạo mẫu bằng công nghệ Sol -Gel 27

Hình 2.2 Sơ đồ hệ đo từ độ 31

Hình 2.3 Hình dạng xung tín hiệu 32

Hình 2.4 Sơ đồ khối của phép đo bốn mũi dò 34

Hình 2.5 Sơ đồ chi tiết hệ đo điện trở bằng phương pháp bốn mũi dò 34

Hình 3.1 Sơ đồ tóm tắt quá trình chế tạo mẫu bằng công nghệ gốm 38

Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu La0,54Ca0,40MnO3-δ 39

Hình 3.3 Kết quả phân tích EDS của mẫu La0,54Ca0,40MnO3-δ 41

Hình 3.4 Đường cong từ độ trong trường hợp làm lạnh có từ trường (FC) và không có từ trường (ZFC) 45

Hình 3.5 Đồ thị 𝑑𝑀𝑑𝑇 theo nhiệt độ T trong trường hợp làm lạnh có từ trường (FC) và không có từ trường (ZFC) 46

Hình 3.6 Đường cong điện trở của mẫu La 0,54 Ca0,40MnO3-δ 47

Hình 3.7 Đường cong từ trở CMR(%) của mẫu La0,54Ca0,40MnO3-δ 47

Hình 3.8 Đồ thị khớp hàm R(T) trong trường hợp không có từ trường H=0.T 49

Hình 3.9 Đồ thị khớp hàm R(T) trong trường hợp không có từ trường H=0,4T 49

Hình 3.10 Đồ thị CMR(H) của mẫu theo từ trường 50

Hình 3.11 Đồ thị giá trị CMR (%) của mẫu La0,54Ca0,40MnO3-δ ở những nhiệt độ xác định trong từ trường H=0,4T 51

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Giá trị các hằng số mạng và thể tích ô cơ sở của các mẫu La0,54Ca0,40MnO3-δ so sánh với một số mẫu có cùng thành phần danh định La trong các hợp chất đủ và thiếu Lantan La0,54Ca0,46MnO3-δ , La0,54Ca0,32MnO3-δ và so với mẫu không pha tạp LaMnO3-δ 40

Bảng 3.2 Tỷ phần các nguyên tố A, La, Mn, Ca tính theo (%) trên một đơn vị công thức 42

Bảng 3.3 Giá trị δ và Mn3+/Mn4+ của mẫu La0,54Ca0,40MnO3-δ 44

Bảng 3.4 Tương quan tỷ số Mn3+/Mn4+ và sự tồn tại của các chuyển pha điện – từ trong vật liệu perovskite manganite 44

Bảng 3.5: Giá trị năng lượng kích hoạt Ea trong hai trường hợp H=0T và H=0,4T 50

1

MỞ ĐẦU

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật vật liệu từ đã được ứng dụng mạnh mẽ vào các ngành kỹ thuật cao như kỹ thuật điện và điện tử, chế tạo cơ khí, công nghiệp hóa học… Việc nghiên cứu, phát hiện các vật liệu từ mới có các tính chất, các hiệu ứng phục vụ đời sống được ứng dụng rộng rãi hơn và

đã trở thành một trong các hướng phát triển mũi nhọn của một số quốc gia

Perovskite là tên gọi chung của các vật liệu có cấu trúc tinh thể giống với cấu trúc của vật liệu gốm canxi titanat (CaTiO3) Tên gọi của perovskite được đặt theo tên của nhà khoáng vật học người Nga L A Perovski (1792-1856), người có công nghiên cứu và phát hiện ra vật liệu này ở vùng núi Uran của Nga vào năm 1839

Các vật liệu Từ có cấu trúc perovskite ABO3, trong đó A là nguyên tố đất hiếm, B là nguyên tố kim loại kiềm thổ hoặc kim loại chuyển tiếp được nghiên cứu rất mạnh trong những năm gần đây Do có nhiều đặc tính điện -

từ - hóa khác nhau nên perovskite có mặt trong rất nhiều ứng dụngvà được coi là một trong những vật liệu rất lý thú Với nhiều tính chất đặc biệt như siêu dẫnnhiệt độ cao, sắt điện perovskite rất hữu ích cho việc chế tạo nhiều linh kiện điện tử Ngoài ra, perovskite với các tính chất hấp phụ và xúc tác còn được sử dụng trong các pin nhiên liệu

Hệ vật liệu tiêu biểu cho cấu trúc này được tập trung nghiên cứu nhiều trên thế giới và ở cả Việt Nam là họ hợp chất perovskite chứa mangan Hợp chất này có cấu trúc orthorhombic và là một chất phản sắt từ điện môi Khi thay thế một phần ion nguyên tố đất hiếm La3+ bởi các nguyên tố kim loại kiềm thổ như Ba2+, Ca2+, Sr2+… thì hợp chất La1-xAxMnO3-δ biểu hiện nhiều tính chất vật lý lý thú và phức tạp đã được mô tả trong giản đồ pha của Schiffer và các cộng sự Giản đồ này cho biết những tính chất điển hình của

2

hệ hợp chất La1-xCaxMnO3-δ khi x thay đổi từ 0 đến 1 Sự thay thế tăng dần nồng độ ion Ca2+ vào vị trí của La3+ đã làm thay đổi trật tự của hệ, làm méo cấu trúc tinh thể, dẫn đến các chuyển pha như sắt từ (FM) - thuận từ (PM), sắt từ (FM) - phản sắt từ (AFM), kim loại (MT) - điện môi (IS)/bán dẫn (SC), hiệu ứng trật tự điện tích (CO) Đặc biệt sau khi phát hiện ra hiệu ứng từ trở khổng lồ (CMR), các nhà khoa học cho rằng hiệu ứng này mở ra một khả năng ứng dụng vô cùng to lớn vì sự thay đổi của điện trở có thể đạt đến hàng triệu lần khi đặt trong từ trường cỡ 10T Đây là sự thay đổi khổng lồ của điện trở mà chưa từng được quan sát trong bất kỳ hệ vật liệu nào trước đó

Hệ vật liệu perovskite La1-xCaxMnO3-δ có những tính chất vô cùng phức tạp và hấp dẫn, tuy nhiên nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ (nhiệt độ Curie) còn thấp hơn nhiệt độ phòng khoảng 30K Do đó yêu cầu đặt ra cho các nhà nghiên cứu là tìm cách nâng cao nhiệt độ chuyển pha Curie lên càng gần nhiệt độ phòng càng tốt

Một trong những vật liệu quan trọng thuộc họ vật liệu perovskite đó là

hệ perovskite thiếu Lantan La-Ca-Mn-O3 Trong hệ perovskite thiếu Lantan

có đầy đủ các tính chất đặc trưng của hệ vật liệu perovskite đủ Lantan Nhiều nghiên cứu cho thấy các hệ perovskite thiếu Lantan thường có hiệu ứng từ nhiệt lớn, nhiệt độ chuyển pha Curie cao cỡ nhiệt độ phòng

Một số kết quả nghiên cứu còn cho thấy các hợp chất thiếu Lantan có nhiều tính chất thay đổi mà bản chất vật lý của chúng cần được làm sáng tỏ Trên cơ sở đó chúng tôi chọn đối tượng là hợp chất Perovskite thiếu Lantan

có công thức định danh là La0,54Ca0,40MnO3-δ để nghiên cứu về sự thay đổi các tính chất vật lý của chúng Trong hợp chất này, tổng số lượng Lantan và Canxi sẽ nhỏ hơn 1 Như vậy tỷ số Mn

3+

Mn 4+ sẽ thay đổi khác so với tỷ số này trong hợp chất đủ Lantan Giải thích các kết quả nghiên cứu dựa trên những

3

lý thuyết cơ bản của các vật liệu từ áp dụng cho những hợp chất Perovskite, đặc biệt là tương tác và sự tạo cạnh tranh tương tác trong trường tinh thể Đề

tài nghiên cứu của luận văn này là: “Về sự thay đổi tính chất vật lý của hợp

chất thiếu Lantan La 0,54 Ca 0,40 MnO 3-δ”

+ Chương 3: Kết quả và thảo luận

Phụ lục: Công trình khoa học công bố liên quan đến luận văn

4

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU

PEROVSKITE LaMnO3

1.1 Sơ lược về cấu trúc tinh thể hệ vật liệu Perovskite LaMnO 3

1.1.1 Cấu trúc tinh thể Perovskite

Cấu trúc Perovskite được H.D Megaw đưa ra vào năm 1964 khi xác định cấu trúc của vật liệu CaTiO3 Công thức phân tử chung của các hợp chất perovskite là ABO3 với A và B là các iôn (cation) có bán kính khác nhau Tùy theo nguyên tố ở vị trí B mà có thể phân thành nhiều họ khác nhau, ví dụ như họ manganite khi B = Mn, họ titanat khi B = Ti hay họ cobaltit khi B = Co

Cấu trúc tinh thể họ Perovskite lý tưởng ABO3 được thể hiện trên (hình 1.1a), trong đó ô mạng cơ sở là một hình lập phương có các hằng số mạng a

= b = c và các góc α = β = γ = 90o

Vị trí 8 đỉnh của hình lập phương là cation

A, tâm của hình lập phương là vị trí của cation B, tâm của 6 mặt lập phương

là anion Oxy (ion ligand) (hình 1.1a) Như vậy, xung quanh mỗi cation B có

8 cation A và 6 anion Oxy, quanh mỗi cation A có 12 anion Oxy phối vị (hình 1.1b) [1]

Đặc trưng quan trọng của vật liệu Perovskite là sự tồn tại bát diện BO6, nội tiếp trong ô mạng cơ sở, các đỉnh của bát diện là 6 ion Oxy và tâm của bát diện là 1 cation B Có thể biểu diễn cấu trúc Perovskite như là bao gồm nhiều bát diện BO6 xếp cạnh nhau, được tạo thành từ 6 anion Oxy và 1 cation

B Trên hình 1.1b mô tả cấu trúc tinh thể khi tịnh tiến trục tọa độ đi 1/2 ô mạng theo cách mô tả này thì góc liên kết B - O - B là 180o và độ dài các liên kết B - O là bằng nhau theo các trục

và độ dài liên kết B - O theo các trục thay đổi.

Thông thường, bán kính iôn A lớn hơn so với B Cấu trúc của perovskite thường là biến thể từ cấu trúc lập phương với các cation A nằm ở đỉnh của hình lập phương, có tâm là cation B Cation này cũng là tâm của một bát diện tạo ra bởi các anion O Cấu trúc tinh thể có thể thay đổi từ lập phương sang các dạng khác như trực giao hay trực thoi khi các iôn A hay B bị thay thế bởi các nguyên tố khác Sự thay thế này làm cho

mạng tinh thể bị méo đi, gọi là méo mạng Jahn-Teller Điều này tạo ra nhiều

hiệu ứng khác, dẫn đến sự xuất hiện của nhiều hiện tượng vật lý hấp dẫn

1.1.2 Sự tách mức năng lượng và trật tự quỹ đạo trong trường tinh thể bát diện

Thuyết trường tinh thể do nhà bác học người Đức Bêthơ (A Bethe) đề xướng năm 1929 Thuyết này coi hợp chất như một hệ đa nguyên tử, trong đó

Mn

O2L

a

6

ảnh hưởng của phối tử tới ion trung tâm là thuần tuý tĩnh điện Liên kết trong hợp chất được giải thích bằng tương tác tĩnh điện giữa ion trung tâm tích điện dương và các phối tử tích điện âm, hay phân cực được coi là những điện tích điểm hay lưỡng cực điểm Sự tương tác này dẫn đến sự tách mức năng lượng trong phân tử phức chất Thuyết trường tinh thể đã giải thích được nhiều tính chất quan trọng của phức chất như tính chất từ, tính chất điện cũng như sự xuất hiện các vạch quang phổ đặc trưng và màu sắc của phức chất

Trong hợp chất LaMnO3 có bát diện là MnO6 Các tính chất điện, từ của mangannite phụ thuộc rất mạnh vào vị trí của ion từ Mn Từ cấu trúc tinh thể Perovskite (hình 1.1) chúng ta có thể thấy 6 ion Oxy mang điện tích âm ở đỉnh bát diện Lý thuyết trường tinh thể coi liên kết giữa ion trung tâm mang điện tích dương và các ion Oxy mang điện tích âm chỉ là tương tác tĩnh điện

Trường tĩnh điện tạo bởi các ion Oxy nằm ở đỉnh bát diện như hình 1.1 gọi là trường tinh thể bát diện (octahedra field)

Trường tinh thể bát diện gây ảnh hưởng đến trạng thái điện tử d của các ion kim loại chuyển tiếp Đối với một nguyên tử tự do, các quỹ đạo có cùng số lượng tử n là suy biến và có cùng một mức năng lượng Tuy nhiên với hợp chất Perovskite, dưới tác dụng của trường tinh thể bát diện, các quỹ đạo d của các kim loại chuyển tiếp được tách ra ở những mức năng lượng khác nhau Lớp vỏ 3d của nguyên tử kim loại chuyển tiếp Mn có số lượng tử quỹ đạo l = 2, số lượng tử từ m = 0 ; ± 1 ; ± 2 tức là có 5 hàm sóng quỹ đạo (5 orbital) Các quỹ đạo này được ký hiệu là 𝑑𝑧2, 𝑑𝑥2 −𝑦2, 𝑑𝑥𝑦, 𝑑𝑦𝑧, 𝑑𝑥𝑧 Do tính đối xứng của trường tinh thể, các điện tử trên các quỹ đạo 𝑑𝑥𝑦, 𝑑𝑦𝑧, 𝑑𝑥𝑧chịu một lực đẩy của các ion âm như nhau nên có năng lượng như nhau, còn các điện tử trên các quỹ đạo 𝑑𝑧2, 𝑑𝑥2 −𝑦2 chịu cùng một lực đẩy nên cũng có cùng một mức năng lượng (hình 1.2)

7

Hình 1.2: Sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mn 3+

a) Dịch chuyển năng lượng do tương tác dipole

b) Tách mức năng lượng trong trường tinh thể

c) Tách mức Jahn – Teller [12].

Như vậy trong trường tinh thể bát diện, các quỹ đạo d của các ion chuyển tiếp được tách thành hai mức năng lượng Mức năng lượng thấp hơn gồm các quỹ đạo 𝑑𝑥𝑦, 𝑑𝑦𝑧, 𝑑𝑥𝑧 gọi là quỹ đạo suy biến bậc 3 (t2g) và mức năng lượng cao hơn gồm các quỹ đạo 𝑑𝑧2, 𝑑𝑥2 −𝑦2 gọi là quỹ đạo suy biến bậc

2 (eg) (hình 1.2) Do sự tách mức như vậy, các điện tử có thể lựa chọn việc chiếm giữ các mức năng lượng khác nhau t2g hay eg, điều này dẫn tới hiệu ứng méo mạng Jahn – Teller sẽ được trình bày ở phần sau

Bản chất sự tách mức năng lượng này có thể giải thích như sau:[14] Các quỹ đạo eg có hàm sóng dạng :

là năng lượng tách mức trường tinh thể 𝛥 = 𝐸𝑒𝑔 - 𝐸𝑡2𝑔

Ở đây, 𝛥 phụ thuộc bản chất ion và độ dài liên kết giữa các ion (A–O)

e

g

9

và (B-O), góc (B-O-B) và đặc biệt là vào tính đối xứng của trường tinh thể

1.2 Hiệu ứng Jahn – Teller

Theo lý thuyết Jahn – Teller, một phân tử có tính đối xứng cấu trúc cao với các quỹ đạo điện tử suy biến sẽ phải biến dạng để loại bỏ suy biến, giảm tính đối xứng và giảm năng lượng tự do [11]

Hiệu ứng Jahn – Teller xảy ra trong một ion kim loại chứa số lẻ điện tử trong mức eg Xét trường hợp của ion Mn3+

trong trường tinh thể bát diện có cấu trúc điện tử 3d4 (t32g e1g) Mức t32g là suy biến bội 3 và chứa 3 điện tử, nên chỉ có một cách sắp xếp duy nhất là mỗi điện tử nằm trên một quỹ đạo khác nhau Tuy nhiên mức e1

g là mức suy biến bội 2 nhưng lại chỉ có một điện tử nên sẽ có hai cách sắp xếp khả dĩ là: 𝑑𝑧1 2𝑑𝑥2 −𝑦2

0 và 𝑑𝑥2 −𝑦2

1 𝑑𝑧0 2 + Nếu theo cách sắp xếp thứ nhất (𝑑𝑧1 2𝑑𝑥2 −𝑦2

0 ) thì lực hút tĩnh điện giữa ion ligan với ion Mn3+ theo trục z sẽ yếu hơn so với trên mặt phẳng xy, điều này sẽ dẫn đến độ dài các liên kết Mn – O không còn đồng nhất như trong trường hợp Perovskite lý tưởng: ta sẽ có 4 liên kết Mn – O ngắn trên mặt xy và hai liên kết Mn – O dài hơn dọc theo trục z Ta gọi trường hợp này

là méo mạng Jahn – Teller kiểu I (hình 1.5a)

+ Nếu theo cách sắp xếp thứ hai (𝑑𝑥2 −𝑦2

1 𝑑𝑧0 2) thì lực hút tĩnh điện giữa ion ligan với ion Mn3+ theo trục z sẽ mạnh hơn so với trên mặt phẳng xy Trong trường hợp này, có 4 liên kết Mn – O dài trên mặt phẳng xy và hai liên kết Mn – O ngắn hơn trên trục z Trường hợp này gọi là méo mạng Jahn – Teller kiểu II (hình 1.5b).[1]

10

a) Méo mạng kiểu I b) Méo mạng kiểu II

Hình 1.5 Méo mạng Jahn – Teller [14]

Như vậy méo mạng Jahn – Teller sẽ biến cấu trúc lập phương lý tưởng thành các cấu trúc dạng trực giao Nó là hiệu ứng vi mô, nên khi quan sát vĩ

mô ta sẽ không thấy được các méo mạng này Đồng thời, do liên kết đàn hồi giữa các vị trí méo mạng mà hiện tượng méo mạng thường mang tính tập thể

Nếu trong vật liệu chỉ tồn tại một trong hai kiểu méo mạng thì ta gọi là hiện tượng méo mạng Jahn – Teller tĩnh Và là hiện tượng méo mạng Jahn – Teller động nếu trong vật liệu tồn tại cả hai kiểu méo mạng trên vì chúng có thể chuyển đổi qua lại lẫn nhau

Lý thuyết Jahn – Teller không chỉ ra được trong hai kiểu méo mạng trên kiểu nào sẽ xảy ra, không tiên đoán được cường độ của sự biến dạng mà chỉ cho thấy méo mạng sẽ làm giảm năng lượng của hệ Chính vì thế các điện

tử bị định xứ trong ô mạng cơ sở và do đó làm giảm tương tác sắt từ

Để đánh giá sự ổn định liên kết giữa các ion A, B và Oxy hay đặc trưng cho mức độ méo mạng của tinh thể ABO3, V Goldschmidt đã đưa ra

định nghĩa ‘‘thừa số dung hạn t’’ xác định bằng công thức: [1]

𝑡 = 𝑟𝐴 +𝑟𝑂

2 𝑟𝐵+𝑟𝑂 (1.1) Trong đó: rA, rB, rO lần lượt là bán kính của các ion ở các vị trí A, B, O Cấu trúc Perovskite được coi là ổn định khi 0,89 < t < 1,02 với bán

11

kính ion Oxy (rO = 0,140nm) Đối với cấu trúc Perovskite lập phương lý tưởng thì t = 1

Những quan sát thực nghiệm trên các phép đo khác nhau đều cho thấy

sự tồn tại của hiệu ứng Jahn – Teller có liên quan trực tiếp đến sự định xứ của điện tử eg của ion Mn3+ Do ion Mn4+ chỉ có 3 điện tử định xứ t2g, nên không

bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Jahn – Teller Hiện tượng méo mạng có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ của các tương tác, đặc biệt là tương tác trao đổi kép và do đó ảnh hưởng rất mạnh lên các tính chất vật lý của các vật liệu manganite Hiệu ứng Jahn – Teller đóng vai trò quan trọng trong việc giải thích tính chất từ, tính chất dẫn của vật liệu Perovskite và đặc biệt là hiệu ứng trật tự điện tích (CO) trong các Perovskite manganite

1.3 Trạng thái và cấu hình spin của các điện tử d trong trường tinh thể bát diện

Theo quy tắc Hund, nếu số điện tử trên một lớp quỹ đạo không lớn hơn

số quỹ đạo suy biến trong cùng một mức năng lượng thì các điện tử được phân bố riêng rẽ trên các quỹ đạo này ứng với giá trị cực đại của tổng spin S (tương ứng với trạng thái spin cao) Các điện tử có khuynh hướng phân bố trên các quỹ đạo khác nhau là vì giữa các điện tử có lực đẩy tương hỗ và do

đó sự ghép cặp các điện tử vào cùng một quỹ đạo (tương ứng với trạng thái spin thấp) đòi hỏi phải cung cấp một năng lượng nào đó gọi là năng lượng ghép cặp P

Hình 1.6 Sự phụ thuộc năng lượng toàn phần E,P và  vào trạng thái

spin của các điện tử

12

Sự sắp xếp cấu hình điện tử của các điện tử sẽ đƣợc thực hiện theo khả năng có lợi về mặt năng lƣợng :

-Nếu 2Eo + 𝛥 < 2Eo + P hay 𝛥 < P ta có trạng thái spin cao – HS

- Nếu 2Eo + 𝛥 > 2Eo + P hay 𝛥 > P ta có trạng thái spin thấp – LS

- 𝛥=P hay trạng thái LS và trạng thái HS có cùng một mức năng lƣợng

và do đó khả năng sắp xếp các điện tử là nhƣ nhau cho cả hai trạng thái

Sự sắp xếp các điện tử trên các mức năng lƣợng suy biến và trạng thái spin của các ion kim loại chuyển tiếp thuần túy suy luận từ các khả năng có thể có đƣợc, đƣợc thể hiện nhƣ hình 1.7 [2]

Hình 1.7 Sự sắp xếp các điện tử trên các mức năng lượng suy biến và

trạng thái Spin

13

Ta thấy rằng đối với các cấu hình d1, d2, d3 và d8, d9, d10 chỉ có một cách sắp xếp các điện tử Tuy nhiên sự sắp xếp các điện tử trở nên thú vị hơn đối với các cấu hình d4

, d5, d6, d7 khi mỗi cấu hình có hai trạng thái spin: trạng thái spin thấp và trạng thái spin cao Trên thực tế, ngoài các trạng thái spin thấp và trạng thái spin cao còn có trạng thái spin trung gian (IS) trong một số hợp chất có cấu trúc Perovskite

1.4 Tương tác siêu trao đổi (Super exchange - SE)

Tương tác trao đổi của các ion kim loại thông qua ion trung gian nào

đó là tương tác trao đổi gián tiếp Nếu ion trung gian là ion Oxy gọi là tương tác „„Siêu trao đổi‟‟ Tương tác này thường có ở hợp chất ôxit từ

Mô tả tương tác siêu trao đổi thông qua mô hình Heisenberg.[5]

𝐸 = −2 𝐴𝑖,𝑗 𝑖,𝑗𝑆 𝑖𝑆 𝑗 (1.2)

E là năng lượng trao đổi trong quá trình tương tác

Ai,j là tích phân trao đổi đối với 2 nguyên tử thứ i và thứ j

Hình 1.8 Sự xen phủ quỹ đạo và chuyển điện tử trong tương tác SE [2]

Với các vật liệu ABO3 các ion từ khá xa nhau, bị ngăn cách bởi các ion

(a)

(b)

(c)

14

Oxy có bán kính khá lớn, nên tương tác chủ yếu thực hiện gián tiếp qua trao đổi điện tử với ion Oxy Có thể nói tương tác siêu trao đổi (SE) có quá trình truyền điện tử là ảo, thực chất chỉ là quá trình chuyển mức năng lượng điện

tử do sự chồng phủ quỹ đạo như hình 1.8

1.5 Tương tác trao đổi kép (Double exchange - DE)

Zener đã quan niệm về tương tác trao đổi kép như sau: „„Sự truyền đồng thời điện tử từ một ion kim loại tới ion Oxy sang một ion kim loại lân cận gọi là trao đổi kép và tương tác giữa hai ion như vậy gọi là tương tác trao đổi kép‟‟.[2]

Hình 1.9 cơ chế tương tác trao đổi kép của chuỗi

- Mn 3+ - O - Mn 4+ - O - Mn 3+ [2]

Hình 1.9 trình bày mô hình ví dụ về cơ chế tương tác trao đổi kép DE của các ion Mn, hai trạng thái - Mn3+ - O - Mn4+ - O - Mn3+ là hai trạng thái suy biến cấu hình tương tác nếu các spin của các ion này song song Khi đó điện tử eg của Mn3+ có thể nhảy sang quỹ đạo p của Oxy đồng thời một điện

tử trong quỹ đạo p của Oxy nhảy sang quỹ đạo eg của ion Mn4+

15

Khi pha tạp vào vị trí của ion đất hiếm (R3+) trong vật liệu Perovskite RMO3 bằng các ion kim loại kiềm thổ (A2+), để đảm bảo sự trung hòa về điện tích thì một lượng tương ứng ion kim loại M3+

sẽ chuyển thành M4+ Lúc đó hợp thức có thể viết dưới dạng (R3+1-xA2+x)(M3+1-xM4+x)O3 Khi đó trong hợp chất sẽ tồn tại đồng thời cả Mn3+ và Mn4+

và người ta gọi đó là hợp chất hóa trị hỗn hợp Thực nghiệm cho thấy trong các hợp chất Mangan không pha tạp

là phản sắt từ điện môi (ký hiệu AFI), còn trong các hợp chất có pha tạp một lượng kim loại kiềm hóa trị hai thì chúng có tính dẫn điện kiểu kim loại và có tính sắt từ (ký hiệu FM) Khi pha tạp đến một nồng độ nhất định nào đó thì trạng thái FM là chiếm ưu thế hoàn toàn Sự tồn tại của tính dẫn và tính sắt từ

có liên quan chặt chẽ với nhau

Zener đưa ra mô hình về tương tác trao đổi kép để giải thích mối liên quan giữa tính chất điện và từ trong hợp chất Mangan Sự trao đổi đồng thời các điện tử của các ion lân cận làm cho cấu hình spin của các ion này thay đổi Song liên kết Hund nội nguyên tử là rất mạnh, vì vậy spin của mỗi hạt tải

là song song với spin định xứ Các hạt tải không thay đổi hướng spin của hai ion là song song thì sự trao đổi này mới xảy ra [2, 22]

Tương tác DE thông qua quá trình truyền điện tử thực sự từ quỹ đạo eg

của một ion kim loại sang qũy đạo eg của một ion kim loại lân cận khác thông qua ion Oxy Vì vậy tương tác DE có liên quan mật thiết tới tính dẫn điện của vật liệu và chỉ xảy ra trong vật liệu sắt từ Đó là cơ sở để giải thích các tính chất từ và tính chất dẫn của vật liệu

1.6 Sự cạnh tranh giữa hai loại tương tác AFM và FM trong hợp chất manganite

Hợp chất ABO3 biểu hiện tính phản sắt từ Khi pha tạp kim loại kiềm thổ vào vị trí đất hiếm thì xuất hiện cả tương tác phản sắt từ (AFM) giữa các ion cùng hóa trị và tương tác sắt từ (FM) giữa các ion khác hóa trị Các tương

16

tác AFM và FM cùng tồn tại và cạnh tranh nhau trong hợp chất pha tạp A

1-xA‟‟xMO3 (với A‟‟ là kim loại kiềm thổ, M là kim loại chuyển tiếp 3d) Tuy nhiên các tương tác này chiếm cứ những vùng khác nhau, tùy thuộc vào hàm lượng thay thế trong hợp chất Hình 1.10 cho thấy sự tồn tại các vùng tương tác và AFM trong vật liệu.[2]

Hình 1.10 Mô hình về sự tồn tại không đồng nhất các loại tương tác

trong các hợp chất ABO 3

Do có sự cạnh tranh giữa hai tương tác AFM và FM là cho chỗ này thì tương tác AFM chiếm ưu thế, chỗ khác thì tương tác FM chiếm ưu thế Nếu nồng độ pha tạp phù hợp thì có thể xảy ra hiện tượng cân bằng tương tác

Trong hợp chất manganite thường tồn tại các loại tương tác: tương tác siêu trao đổi – phản sắt từ giữa các ion Mn cùng hóa trị (Mn4+

- Mn4+, Mn3+ -

Mn3+); tương tác trao đổi kép - sắt từ giữa các ion Mn khác hóa trị (Mn4+ -

Mn3+) Các tương tác này cạnh tranh nhau khi có sự pha tạp làm thay đổi tỷ

số Mn

3

Mn 4 trong hợp chất

1.7 Tìm hiểu giản đồ pha của hệ Perovskite La 1-x Ca x MnO 3

Shiffer và đồng nghiệp [20] đã nghiên cứu và thiết lập giản đồ pha về tính chất sắt từ hay phản sắt từ theo nồng độ pha tạp Ca trong

17

Hình 1.11 Giản đồ pha hệ La 1-x Ca x MnO 3. [20]

- Từ hình 1.11, khi sự pha tạp (x = 0) thì hợp chất có tính phản sắt từ điện môi

- Khi có sự pha tạp x < 0,2 thì có sự xuất hiện tương tác sắt từ Mn4+ -

Mn4+, Mn3+ - Mn3+ Hệ mang tính phản sắt từ, tuy nhiên sự pha tạp nhỏ nên chưa phá vỡ được tính chất điện môi

- Khi 0,2 < x < 0,5: Tương tác DE chiếm ưu thế, hợp chất mang tính sắt từ kim loại

- Khi 0,5 < x < 0,9: Sự đồng tồn tại và cạnh tranh giữa tương tác DE và

SE trong hợp chất được thể hiện rõ nét Kết quả là sự tồn tại chuyển pha trật

tự điện tích ở nhiệt độ thấp dưới nhiệt độ Tc

- Khi 0,9 < x < 1: Tương tác SE lại trở nên chiếm ưu thế, vật liệu thể hiện tính phản sắt từ điện môi

- Khi x = 1: Sự pha tạp là hoàn toàn, hợp chất chuyển thành hợp chất

18

khác nên nhiệt độ chuyển pha sẽ khác với nhiệt độ chuyển pha ban đầu khi chưa pha tạp

1.8 Hiệu ứng từ trở (MR) trong Perovskite manganite

1.8.1 Quá trình nghiên cứu và phát triển

Hiệu ứng từ trở (MR) là một dạng của hiện tượng từ điện, thể hiện sự thay đổi của điện trở suất (hay độ dẫn điện) trong các vật dẫn (kim loại hay bán dẫn) dưới tác dụng của từ trường ngoài Quá trình nghiên cứu và phát triển như sau :

- Năm 1851, Load Kelvin lần đầu tiên đã quan sát thấy sự thay đổi của điện trở suất của Fe và Ni khi có từ trường ngoài tác dụng, mà sau này được biết chính là hiệu ứng từ điện trở dị hướng (AMR) [13]

- Năm 1856, William Thomson cũng đã quan sát thấy hiện tượng tương

tự [21]

- Năm 1853, H.Tomlinson đã quan sát thấy hiệu ứng MR khá lớn của sợi dây Bi khi ở vùng từ trường dọc (từ trường song song với dòng điện) và năm 1890, P Lenard lặp lại thí nghiệm này với từ trường ngang (từ trường vuông góc với dòng điện) Kể từ đó, sợi dây Bi đã được sử dụng

để làm cảm biến đo từ trường (đó chính là hiệu ứng Hall đã được E.H.Hall phát hiện vào năm 1879) [7, 18]

- Năm 1929, P Kapitza đã tiến hành nghiên cứu hiệu ừng MR tương đối

có hệ thống của một loạt các kim loại khác nhau và của cả Si và Ge.[17]

- Đầu những năm 1950, nhóm của L.Peason đã tiến hành nghiên cứu sâu hơn về hiệu ứng MR trong các chất bán dẫn [8]

- Hiệu ứng MR trong các màng mỏng kim loại và hợp kim sắt từ được quan tâm và nghiên cứu khá nhiều từ cuối những năm 1950 cho đến đầu những năm 1970 và khi đó hiệu ứng MR được ứng dụng để làm cảm

19

biến từ trường.[19]

- Vào những năm 1980, hiệu ứng AMR trong các màng mỏng sắt từ tiêu biểu là trong các hợp kim pecmaloi, NiFe và một số hợp kim khác trên cơ

sở của pecmaloi đã được đưa vào sử dụng trong các đầu từ máy tính.[9]

Để đánh giá độ lớn của hiệu ứng MR, thể hiện mức độ thay đổi điện trở suất khi có từ trường so với khi không có từ trường tác dụng, người ta sử dụng tỷ số ký hiệu MR tính theo % với biểu thức: [1, 3]

MR có thể âm vì từ trường áp dụng làm biến mất tính mất trật tự trong hệ thống xếp đặt các spin.[4]

Ngoài một số vật liệu MR đa lớp gồm hai kim loại lần lượt mang tính chất sắt từ (ferromagnetic) và đối với sắt từ (antiferromagnetic) hay phi từ, như sắt và chromium Từ trở khổng lồ đã xuất hiện nơi các hạt sắt từ (ferromagnetic granules) phân tán trong những mảng kim loại thuận từ (paramagnetic metaal films), chẳng hạn như đồng và sắt

Cơ chế vật lý của hiệu ứng MR trong các kim loại và hợp kim sắt từ về

cơ bản được hiểu rõ trên cơ sở của lý thuyết lượng tử

Ứng dụng của hiệu ứng từ trở :

20

+ Chế tạo cảm biến đo từ trường, đo dòng điện

+ Đầu đọc, ghi trong các ổ đĩa cứng máy tính

+ Các linh kiện spintronics

Trong các hợp chất Perovskite manganite LaMnO3- khi pha tạp lỗ trống bằng cách thay thế một phần kim loại đất hiếm La bằng kim loại kiềm thổ hóa trị II như Ba, Ca, Sr… sẽ làm thay đổi mạnh tính chất vật lý của nó Đặc biệt là tính chất điện và từ của vật liệu này Hầu hết các hợp chất LaMnO3 đều là các phản sắt từ điện môi Chỉ cần thay đổi một lượng nhỏ nồng độ pha tạp vào các vị trí A hoặc B và ở điều kiện nhiệt độ và từ trường khác nhau, tính chất điện và từ của hợp chất thay đổi trong một khoảng rất rộng, từ phản sắt từ cho đến sắt từ, từ điện môi cho tới kim loại Một đặc trưng quan trọng không thể không kể đến đó là hiệu ứng từ trở khổng lồ (CMR)

Hiệu ứng CMR có nguồn gốc tương tác trao đổi kép DE Khi có mặt của từ trường ngoài tương tác trao đổi kép trong hợp chất được tăng cường, làm cho các điện tử eg của ion Mn3+ trở lên linh động hơn Do đó, sự tham gia của các điện tử eg vào quá trình dẫn, làm tăng nồng độ hạt tải điện và làm giảm điện trở của vật liệu Sự giảm điện trở trong quá trình này được giải thích theo cơ chế tán xạ phụ thuộc spin [4]

Trong vật liệu Perovskite họ mangan, các ion Mn tạo thành các mặt phẳng có từ tính xen kẽ các mặt phẳng phi từ được tạo bởi các nguyên tử oxy Khi không có tác dụng của từ trường ngoài, tính trật tự giữa các lớp có từ tính

là thấp Dưới tác dụng của từ trường ngoài, trật tự sắt từ giữa các lớp có từ tính được thiết lập Do các điện tử có chiều spin xác định ( spin up ↑, spin down ↓) có xác suất tán xạ khác nhau đối với phương xác định của mômen từ định xứ, nên có thể dùng từ trường ngoài để định hướng lại mômen từ trên cơ

sở đó có thể điều khiển spin của các điện tử

21

1.8.2 Mô hình hai dòng của Mott và cơ chế tán xạ phụ thuộc spin

Cơ chế tán xạ phụ thuộc spin được mô hình hóa bằng mô hình hai dòng của Mott

Giả sử trong vật liệu có hai loại hạt tải với spin up () và spin down (), chúng tham gia độc lập với nhau vào quá trình dẫn điện, như vậy hai loại hạt tải với hai cấu hình spin khác nhau sẽ tương đương với hai kênh dẫn khác nhau cùng đóng góp vào quá trình dẫn điện Mỗi điện tử khi đi từ mặt phẳng

từ này qua mặt phẳng không từ sẽ mang một cấu hình spin nào đó (up hoặc down), và vẫn sẽ giữ nguyên cấu hình cho đến khi bị tán xạ Hình 1.12 mô tả

mô hình hai dòng của Mott trong trường hợp (a) các spin có hướng phản song song trong vật liệu AFM và (b) song song với mô men từ trong vật liệu sắt từ (FM) [1, 2]

Hình 1.12 Sơ đồ minh họa cơ chế tán xạ điện tử phụ thuộc spin theo

mô hình của Mott trong các màng mỏng từ đa lớp:

a Khi không có từ trường ngoài

b Khi có từ trường ngoài

22

Do các điện tử với chiều spin xác định (spin  và spin ) có xác suất tán xạ khác nhau đối với phương xác định của mô men từ trên cơ sở đó để điều khiển spin của điện từ Giả thiết là :

- Khi quãng đường tự do trung bình của điện từ lớn hơn chiều dày của lớp phi từ thì electron có thể vượt qua lớp phi từ này để chuyển từ mặt có từ tính này sang mặt có từ tính khác

- Khi chuyển động trong vùng có từ tính hay vùng chuyển tiếp với các lớp từ tính thì sự tán xạ của các điện tử phụ thuộc vào hướng spin của chúng

- Mô hình hai dòng của Mott được mô tả bằng các mạch điện mắc song song như hình 1.12a và 1.12.b, mô men từ có thể thay đổi khi có từ trường

- Khi không có từ trường ngoài hình 1.12a hoặc khi từ trường ngoài quá nhỏ, không đủ lớn để cho từ độ của các mặt phẳng từ quay theo phương của từ trường ngoài thì mỗi kênh điện tử với spin up và spin down đều bị tán

xạ với xác suất tán xạ là như nhau, điện trở suất đối với mỗi kênh là như nhau làm cho điện trở của mẫu là lớn

- Khi tăng dần từ trường ngoài thì các mômen từ của các spin định xứ quay từ từ theo phương của từ trường ngoài Khi từ trường ngoài đủ lớn để các mômen từ quay theo một phương thì khi đó chỉ có kênh điện tử có spin ngược chiều với từ độ mới bị tán xạ mạnh, kênh kia chùng chiều nên tỷ lệ truyền điện tử là cao, do vậy điện trở suất của mẫu giảm (hình 1.12b)

1.9 Một số đặc điểm của vật liệu Perovskite La 1-x Ca x MnO δ-3 thiếu Lantan

Như phần trên đã trình bày, trong vật liệu đủ Lantan La1-xCaxMnOδ-3

có bao nhiêu phần trăm Lantan được thay thế thì có bấy nhiêu phần trăm ion

Mn3+ chuyển thành ion Mn4+, do đó làm thay đổi tỷ lệ giữa các ion Mn3+

và

Mn4+ Về mặt bản chất, tương quan giữa tương tác DE và SE được quy định bởi tỷ số Mn3+ : Mn4+ [6, 15, 16]

23

- Khi tỉ số Mn3+ : Mn4+ < 4: Tương tác SE thống trị, quy định tính phản

sắt từ (AFM) ở nhiệt độ thấp và tính dẫn kiểu điện môi (PI) là đặc trưng cho các vật liệu này

- Khi tỉ số Mn3+ : Mn4+ nằm trong khoảng từ 1 đến 4: Tương tác DE trở nên chiếm ưu thế quy định tính sắt từ - kim loại (FMM) ở nhiệt độ thấp, trong vật liệu tồn tại chuyển pha sắt từ - kim loại (FMM) sang thuận từ - điện môi (PI) khi nhiệt độ tăng

- Khi tỉ số Mn3+ : Mn4+ nằm trong khoảng từ 0,25 đến 1: Sự đồng tồn tại và cạnh tranh giữa tương tác DE và SE trở nên rõ rệt Theo chiều giảm của nhiệt độ vật liệu chuyển từ trạng thái thuận từ - điện môi (PI) sang sắt từ - điện môi (FMI) Nếu nhiệt độ tiếp tục giảm, vật liệu lại chuyển sang trạng thái phản sắt từ - điện môi (AFI) cùng với sự xuất hiện của chuyển pha trật tự điện tích (CO)

- Khi tỉ số Mn3+ : Mn4+ < 0,25: Tương tác SE lại trở nên thống trị, đặc trưng phản sắt từ điện môi ở vùng nhiệt độ thấp lại được quan sát thấy trong vật liệu này

Đối với các vật liệu thiếu Lantan, tổng số lượng Lantan và canxi sẽ nhỏ hơn 1 trong hợp thức danh định Như vậy, tỷ số Mn3+ :Mn4+ sẽ thay đổi khác với tỷ số này trong hợp chất đủ Lantan Từ đó sẽ gây nên những thay đổi đáng kể trong các chuyển pha thuận từ - sắt từ, chuyển pha sắt từ - phản sắt từ và chuyển pha trật tự điện tích trong vật liệu này Đây là điểm đặc biệt hấp dẫn trong họ vật liệu Perovskite thiếu Lantan

Các kết quả nghiên cứu trong hợp chất thiếu Lantan cho thấy, vật liệu này có một số đặc điểm sau:

+ Có nhiệt độ chuyển pha TC ở vùng nhiệt độ phòng

24

+ Có sự thay đổi entropy từ xung quanh nhiệt độ TC tương đối lớn + Có tồn tại trạng thái trật tự điện tích TCO

+ Đặc biệt là có hiệu ứng từ trở lớn xung quanh nhiệt độ phòng

Điều này cho thấy có nhiều khả năng ứng dụng vật liệu thiếu Lantan cho công nghiệp điện tử như :

+ Chế tạo cảm biến đo từ trường, đo dòng điện

+ Chế tạo các đầu đọc, đầu ghi trong các ổ cứng máy tính điện tử + Chế tạo các linh kiện Spintronics

+ Đặc biệt là sử dụng cho vật liệu làm lạnh từ ở vùng nhiệt độ phòng

để chế tạo các thiết bị làm lạnh thế hệ mới, không gây ô nhiễm môi trường