TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
A. Tóm tắt mở đầu
Họ và tên NCS: Vũ Thị Hoài Hương
Đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu chế tạo và ảnh hưởng của các ion pha tạp lên cấu trúc và các tính chất từ của yttri sắt ganet
Ngành: Khoa học vật liệu
Mã số: 9440122
Cơ sở đào tạo: Viện đào tạo quốc tế về khoa học vật liệu (ITIMS) – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
B. Nội dung trích yếu:
Mục đích nghiên cứu:
– Nghiên cứu công nghệ chế tạo các hạt pherit ganet YIG có thay thế các ion không từ (Ca², V5+, In, Ce, Mg², Sn) vào các phân mạng của ion Fe³.
– Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bố ion trong các mạng tỉnh thể của các hệ hạt nano YIG pha tạp lên cấu trúc, hình thải và kích thước hạt.
– Kiểm chứng các mô hình lý thuyết Néel về pherit ganet và đưa ra các lý giải về ảnh hưởng của phân bố ion lên mômen tử, nhiệt độ Curie, tương tác giữa các hạt.
Đối tượng nghiên cứu:
– Hệ hạt ytri sắt ganet có thay thế các ion kim loại không từ (Ca2+, V5, In, Ce, Mg2+, Sn) vào vị trí các phân mạng của ion Fe³”.
Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu thực hiện trong luận án là phương pháp thực nghiệm, trong đó, các hệ hạt nano YIG pha tạp được chế tạo bằng phương pháp hóa học như sol-gel, đồng kết tủa. Cấu trúc và hình thái được nghiên cứu qua giản đồ nhiễu xạ tia X, nhiễu xạ synchrotron, ảnh hiển vi điện tử quét SEM. Quá trình thay đổi theo nhiệt độ của mẫu gel được khảo sát qua giản đồ phân tích nhiệt. Tính chất từ của mẫu hạt được khảo sát trên hệ từ kế mẫu rung VSM và thiết bị giao thoa kể lượng tử siêu dẫn SQUID. Các tính toán dựa trên thực nghiệm sử dụng phương pháp phân tích Rietvel, mô hình lý thuyết trường phân từ với sự hỗ trợ của Matlab.
Các kết quả chính của luận án:
1. Chế tạo thành công các hệ mẫu ytri pherit ganet pha tạp có kích thước nanomet trong đó các ion phi từ như Ca²+, V5, In³, Mg2+, Ce, Sn được thay thế vào vị trí của ion Fe³ trong phân mạng a và d bằng phương pháp sol – gel.
2. Vị trí của các cation thay thế cho Fe³” được nghiên cứu trên phố nhiễu xạ tia X nguồn Synchrotron và phân tích Rietveld cho thấy: Ion Ca² chiếm các phân mạng (c) và ion Vớ chủ yếu chiếm phân mạng (d) trong khi các ion In³” nằm gần như hoàn toàn ở vị trí phân mạng [a].
3. Sự có mặt của các ion pha tạp là nguyên nhân gây nên sự pha loãng từ trong phân mạng, dẫn đến phương của các spin trong các phân mạng đối diện bị lệch đi, ở vùng nhiệt độ cao, giá trị mômen từ tổng của hệ có sự thay đổi đáng kế. Sự có mặt của V5 trong phân mạng (d) làm giảm giá trị momen từ trong khi các ion In” trong phân mạng [a] làm giá trị momen từ của YIG tăng lên theo nồng độ pha tạp. Giá trị các tích phân trao đổi Jỹ được cho rằng phụ thuộc vào sự định hướng tương đối của các spin lân cận nhau và phụ thuộc vào sự thay đổi mức độ xen phủ của các hảm sóng 3d của Fe với hảm sóng 2p của O khi xảy ra lệch mạng do sự có mặt của các ion pha tạp. Do đó, bằng việc làm khớp các kết quả thực nghiệm và mô hình lý thuyết trường phân tử trong đó có tỉnh đến sự thay đổi của mức độ xen phủ hảm sóng, các tham số làm khớp Mỹ đã được xác định lại.
4. Sự thay đổi của tích phân trao đổi Jaa dẫn đến sự thay đổi của giá trị của hằng số độ cứng sóng spin D – hằng số đặc trưng cho độ mạnh của tương tác trao đổi giữ cho các momen từ tổng cộng của các ô đơn vị song song với nhau. Các giá trị hằng số độ cứng D của các mẫu Y3Fes. In 12 giảm dần khi nồng độ pha tạp x tăng lên.
