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

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

1. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Thế hệ các linh kiện spin điện tử đầu tiên ra đời dựa trên hiệu ứng từ điện trở của các cấu trúc đa lớp sắt từ [1], điển hình là các đầu đọc thông tin dạng van spin và bộ nhớ từ truy cập ngẫu nhiên (MRAM). Sự dẫn điện trong các linh kiện này phụ thuộc rất lớn vào độ phân cực spin của các lớp sắt từ, thường dùng hiện nay là các hợp kim của Fe, Co, and Ni với độ phân cực spin khoảng 40% [2]. Các vật liệu với độ phân cực spin cao hơn có thể cải thiện vượt bậc tính năng của linh kiện và rất cần thiết để phát triển thế hệ các linh kiện ba cực, ví dụ như các transistor spin. Một phổ rộng các vật liệu, bao gồm các hợp kim Heusler [3] và perovskites kép [4], đã được chứng minh là độ phân cực spin về lý thuyết có thể đạt đến 100%. Ngoài ra, nhiệt độ Curie (T C) cao của các loại vật liệu cũng được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng trong các hệ thống điện tử hiện đại, những vật liệu này cần có khả năng hoạt động ở nhiệt độ phòng. Perovskite kép (Double Perovskite – DP) có công thức hóa học chung là A2BB’O6, trong đó A là kim loại đất hiếm hoặc kiềm thổ; B và B’ là các kim loại chuyển tiếp. Sr2FeMoO6 (SFMO) đã được nhận sự quan tâm đáng kể khi công trình của Kobayashi và cộng sự được công bố. SFMO là hệ vật liệu oxit nửa kim loại có nhiệt độ Curie cao, có trật tự lý tưởng được dự đoán là một vật liệu nửa kim loại với độ phân cực spin 100% ở mức Fermi [5]. Cùng với việc phát hiện hiệu ứng từ điện trở ở nhiệt độ phòng và từ trường nhỏ, SFMO đã cho thấy tiềm năng ứng dụng của mình vào các thiết bị spintronics. Trên Thế giới, một số lượng lớn các bài báo đã được công bố trên cơ sở SFMO ở dạng hạt [6÷10], đơn tinh thể [23] và dạng màng mỏng [18÷21]. Các tính chất điện tử và từ tính của SFMO phụ thuộc nhiều vào cấu trúc, sự cân bằng hóa học, độ trật tự cation. Các đặc tính bên trong của vật liệu đã được nghiên cứu trên mẫu bột ép và các đơn tinh thể để tìm ra mối liên hệ giữa từ tính và cơ chế dẫn điện. Còn ở trong nước các công trình 1
2. nghiên cứu về vật liệu perovskite kép còn rất hạn chế, đặc biệt chưa có công trình công bố nào về hệ SFMO. Để đóng góp những hiểu biết về vai trò của trật tự cation, trạng thái hóa trị, hiệu ứng pha tạp và hiệu ứng giảm kích thước lên các tính chất sắt từ nửa kim loại của các mẫu hạt nano, luận án lựa chọn vật liệu Sr2FeMoO6 (SFMO) làm đối tượng nghiên cứu với mục đích là làm chủ công nghệ chế tạo vật liệu, từ đó nghiên cứu các tính chất từ, tính chất điện của chúng. Trên cơ sở vật liệu thu được, luận án sẽ tiến hành thay thế một số loại ion với hàm lượng nhất định vào vị trí của Sr và Fe để nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp, độ trật tự cation lên tính chất của SFMO cũng như thay đổi những thuộc tính của nó để đem lại các tính chất mong muốn, đặc biệt là hiệu ứng từ điện trở của vật liệu SFMO. 2. Mục tiêu của luận án • Làm chủ công nghệ chế tạo các vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6, Sr2-xLaxFeMoO6, Sr2Fe1-xZnxMoO6. • 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 của các mẫu. • Khống chế tỷ số từ điện trở trong các mẫu thông qua sự thay đổi phân bố kích thước hạt, mật độ và bản chất của biên hạt. Tên của luận án được lựa chọn là: “Chế tạo và nghiên cứu các tính chất từ, từ điện trở của vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6 pha tạp La và Zn”. 3. Đối tượng nghiên cứu Các hệ vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6, Sr2- xLaxFeMoO6, Sr2Fe1-xZnxMoO6. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu công nghệ chế tạo các hệ vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6, Sr2-xLaxFeMoO6, Sr2Fe1-xZnxMoO6. - Nghiên cứu cấu trúc, hình thái học và các tính chất từ, tính chất điện của vật liệu perovskite kép Sr 2FeMoO6. Nghiên cứu 2
3. ảnh hưởng của pha SrMoO4, phân bố cation và quá trình từ hóa lên hiệu ứng từ điện trở trong các mẫu SFMO. - Nghiên cứu về ảnh hưởng của cấu trúc vi mô đến các tính chất từ và điện của vật liệu nano Sr 2-xLaxFeMoO6, ảnh hưởng của biên hạt và sự thay thế La đối với tính chất từ và tính dẫn spin. - Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước cation và mật độ điện tích trong trật tự BB’của vật liệu Sr 2Fe1-xZnxMoO6, cũng như tác động của cation pha tạp đối với tính chất từ, tính chất điện và cấu trúc của perovskites kép SFMO. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp chế tạo mẫu: Tổng hợp hóa học (sol-gel). - Nghiên cứu cấu trúc: XRD, FESEM, DTA-TGA - Nghiên cứu tính chất từ: từ kế mẫu rung VSM, SQUID. - Nghiên cứu tính chất điện của các mẫu bột ép: Phương pháp 4 mũi dò, SQUID (Dynacool). 6. Ý nghĩa thực tiễn và khoa học của luận án Ý nghĩa thực tiễn: Các hệ vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6, Sr2-xLaxFeMoO6, Sr2Fe1-xZnxMoO6 có nhiều tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn. Với những đặc tính có được như độ phân cực spin cao, hiệu ứng từ điện trở lớn ở nhiệt độ phòng và từ trường thấp các hệ vật liệu này rất cần thiết để phát triển thế hệ các linh kiện spintronics như cảm biến từ có độ nhạy cao, các transistor spin, các đầu đọc thông tin dạng van spin hay bộ nhớ từ truy cập ngẫu nhiên (MRAM) Để có thể ứng dụng trong thực tiễn, làm chủ được công nghệ chế tạo các vật liệu perovskite kép có các tính chất mong muốn và điều chỉnh chúng một cách có kiểm soát là yêu cầu rất quan trọng. Phương pháp sol-gel có thể dễ dàng thay đổi thành phần pha mong muốn, dễ dàng điều khiển các điều kiện chế tạo và có định hướng áp dụng trong quy mô sản xuất vật liệu cho mục tiêu ứng dụng vào thực tiễn. Ý nghĩa khoa học: Các kết quả nghiên cứu trong luận án đóng góp những hiểu biết nhất định về vai trò của trật tự cation, trạng thái hóa trị, hiệu ứng pha tạp và hiệu ứng giảm 3
4. kích thước lên tính chất sắt từ nửa kim loại của các mẫu vật liệu. Với việc ghi nhận và giải thích mối liên hệ giữa độ bất trật tự, kích thước hạt, nồng độ pha thứ cấp cũng như bản chất của biên hạt lên các tính chất mà đặc biệt trong đó là hiệu ứng từ điện trở, các kết quả của luận án cũng đóng góp thêm những kết quả nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực khoa học và công nghệ nano. Các kết quả nghiên cứu khoa học cơ bản này là tiền đề để tác giả luận án cũng như các nhà nghiên cứu khác tham khảo cho các lĩnh vực khác nhau. 7. Đóng góp mới của luận án - Làm chủ công nghệ chế tạo các hệ vật liệu có cấu trúc perovskite kép trên cơ sở FeMo. Khống chế được kích thước hạt cỡ vài chục nanomet, cũng như điều khiển được hàm lượng pha thứ cấp đóng vai trò làm rào thế tại biên hạt. - Làm sáng tỏ vai trò của trật tự ion, trạng thái hóa trị, hiệu ứng pha tạp và hiệu ứng giảm kích thước lên các tính chất sắt từ nửa kim loại của các mẫu. - Khống chế tỷ số từ điện trở, độ phân cực spin trong các mẫu bột ép dạng hạt có kích thước nano thông qua sự thay đổi phân bố cation và mật độ biên hạt. Vật liệu SFMO pha La có độ phân cực spin cao nhất đạt 74%. Độ phân cực spin đạt gần 100% đối với các mẫu thay thế một lượng nhỏ Zn (x = 0,15) cho Fe và giá trị hiệu ứng từ điện trở đạt ~ 43 %. - Việc chế tạo được vật liệu perovskite kép mở ra khả năng ứng dụng trong các linh kiện cảm biến từ và các linh kiện mạch logic ví dụ như các transitor spin có hiệu năng cao. Kết quả nghiên cứu này cũng gợi mở khả năng nghiên cứu về tương quan giữa cấu trúc tinh thể và cấu trúc điện tử trong các hợp chất sắt từ nửa kim loại nói chung thông qua các đại lượng như từ độ và hiệu ứng từ điện trở xuyên ngầm và giúp kiểm chứng các kết quả tính toán lý thuyết về cấu trúc điện tử của vật liệu. Các kết quả nghiên cứu trong luận án đã được công bố trên 2 bài báo của các tạp chí quốc tế uy tín thuộc hệ thống ISI (Q1), một bài báo trên tạp chí trong nước và một số kỉ yếu hội nghị. 4
5. 8. Bố cục của luận án: 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. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE KÉP Sr2FeMoO6 Nội dung chương 1 là những kiến thức tổng quan về vấn đề nghiên cứu xuyên suốt trong luận án gồm 4 phần kiến thức chính như sau: Phần 1 trình bày về cấu trúc tinh thể của SFMO. Phần 2 trình bày về cấu trúc điện tử của SFMO. Phần 3 trình bày về hiệu ứng từ điện trở xuyên ngầm biên hạt (ITMR). Phần 4 trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của SFMO, trong đó bao gồm ảnh hưởng của độ bất trật tự; ảnh hưởng của pha tạp và hiệu ứng giảm kích thước. Trong chương này, tác giả luận án đã trích dẫn một số công trình tiêu biểu nghiên cứu về sự ảnh hưởng lên tính chất vật liệu perovskite kép SFMO của các yếu tố như độ bất trật tự, hiệu ứng pha tạp lên vị trí A hoặc B và B’ cũng như nghiên cứu sự thay đổi giá trị của hiệu ứng từ điện trở dưới sự tác động của các hiện tượng. 5
6. CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung chương 2 trình bày về các phương pháp chế tạo vật liệu có kích thước nanomét. Qua quá trình nghiên cứu thực nghiệm, luận án đã đưa ra quy trình công nghệ chế tạo mẫu SFMO kích thước nano bằng phương pháp Sol-Gel như sau: Sr(NO3)2 Fe(NO3)3 (NH4)6Mo7O24.4H2O Axit Citric 3M KHUẤY 80oC Ủ 110oC/24h ĐỐT 550oC/2h ÉP VIÊN 1,5tấn/cm2 THIÊU KẾT 1100÷1200 oC /8h/15%H2+85%Ar Sr2FeMoO6 Hình 2.7: Quy trình công nghệ chế tạo Sr2FeMoO6 bằng phương pháp Sol-Gel. Để nghiên cứu cấu trúc và tính chất của các hệ vật liệu, luận án đã tiếp cận các thiết bị đo đạc hiện đại trong và ngoài nước. Các thông số kỹ thuật làm việc của thiết bị cũng như nơi đo đạc tính chất của các hệ vật liệu perovskite kép được nêu ra trong chương này để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu. Đối với phép đo điện trở và nghiên cứu hiệu 6
7. ứng từ điện trở, luận án đã thiết kế và chế tạo hệ đo dựa trên nguyên lý 4 mũi dò được trình bày trên hình vẽ: Hình 2.10: Hệ đo điện trở bằng phương pháp bốn mũi dò. 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 Trong chương này, luận án nghiên cứu về cấu trúc, tính chất từ của vật liệu perovskite kép Sr 2FeMoO6. Nhiệt độ thiêu kết của ba mẫu được thay đổi lần lượt là 900, 1000, 1100 oC (ký hiệu D1, D2, D3 tương ứng) nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của pha thứ cấp SrMoO 4 lên hiệu ứng từ điện trở. Các kết quả về cấu trúc, tính chất từ và tính chất điện của Sr2FeMoO6 được xuất bản trong tạp chí Science of Advanced Materials – SAM, Vol. 10, pp. 1–10, 2018 và được trình bày chi tiết trong chương này. 3.1 Cấu trúc tinh thể, hình thái hạt của hệ mẫu SFMO Các mẫu nghiên cứu được tiến hành phân tích phổ nhiễu xạ tia X dùng tia synchrotron (SXRD). Từ Hình 3.2 cho thấy các mặt phản xạ xuất hiện rõ ràng với 5 peak của 5 mặt phản xạ chính của perovskite kép SFMO (020)_(112); (013)_(022); (220)_(004); (132)_024); (040)_(224) thể hiện các mẫu chủ yếu đơn pha. Các peak với chân peak tương đối hẹp xuất hiện 7
8. rõ ràng cho thấy các mẫu đã được tinh thể hóa tốt và kích thước tinh thể trung bình là khá lớn. Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ Hình 3.3: Phân tích Rietveld SXRD. của mẫu D3. Số liệu SXRD được phân tích sử dụng phương pháp xử lý Rietveld với sự trợ giúp của chương trình FullProf. Các điểm thực nghiệm (Iobs) khớp tốt với đường lý thuyết (I cal). Kết quả phân tích Rietveld của các mẫu được đưa ra trong bảng 3.2. Hằng số mạng và kéo theo thể tích ô đơn vị tăng khi đi từ mẫu D1 đến D3, kích thước tinh thể trung bình từ 18÷26 nm. Hàm lượng pha SrMoO4 giảm khi nhiệt độ thiêu kết tăng. Bảng 3.2: Kết quả phân tích Rietveld của các mẫu SFMO. Mẫu D1 D2 D3 a, Å 5.575 5.584 5.605 c, Å 7.881 7.909 7.913 V, Å3 244.946 246.611 248.595 D, nm 18 21 26 SrMoO4, mol% 28 16 3 χ2 1.37 1.40 1.18 Rwp 8.70 9.48 8.67 Bảng 3.3: Phân bố cation của các mẫu SFMO. Mẫu D1 D2 D3 Phân bố Sr2[Fe0.80Mo0.20]B Sr2[Fe0.84Mo0.16]B Sr2[Fe0.88Mo0.22]B cation [Fe0.39Mo0.61]B’O5.81 [Fe0.26Mo0.74]B’O5.9 [Fe0.12Mo0.78]B’O6 Sự phân bố cation của các mẫu thiêu kết ở các nhiệt độ khác nhau được đưa ra trong Bảng 3.3. Độ bất trật tự (nồng độ của 8
9. Fe trên phân mạng B’ của Mo) giảm từ 0,39 đến 0,12 khi nhiệt độ thiêu kết tăng. Kích thước hạt của các mẫu được xác định bởi FESEM. Kết quả phân tích cho thấy các mẫu được tạo thành từ các cụm submicron chứa nhiều hạt nhỏ ở thang nanomet và nó trở nên lớn hơn ở nhiệt độ thiêu kết T a cao hơn. Quan sát này phù hợp Hình 3.5: Ảnh FESEM của với việc mở rộng các đỉnh mẫu D3. nhiễu xạ SXRD của các mẫu. Có thể kết luận rằng với các điều kiện chế tạo mẫu trong nghiên cứu của luận án, sự phát triển của các hạt nhỏ thành các hạt lớn bị cản trở và các cấu trúc nano được giữ lại trong các mẫu. Ví dụ về ảnh FESEM của mẫu D3 được đưa ra trong hình 3.5. 3.2 Tính chất từ của SFMO Nhiệt độ Curie (TC) của các mẫu được xác định dựa trên các đường cong từ nhiệt (Hình 3.6) bằng cách lấy điểm cắt giữa tiếp tuyến của phần đường cong có độ dốc lớn nhất với trục nhiệt độ T và đưa ra trong Bảng 3.5. Hình 3.6: M(T). Hình 3.8: MS(T). Các đường cong từ hóa của các mẫu được đo ở các nhiệt độ khác nhau, từ các đường cong từ hóa ta xác định momen từ tự phát Ms của các mẫu ở các nhiệt độ khác nhau bằng cách ngoại suy phần tuyến tính của đường cong về từ trường bằng không. Các giá trị M s phụ thuộc vào nhiệt độ của các mẫu được dựng 9
10. thành các đồ thị và đưa ra trong Hình 3.8. Để xác định mômen từ tự phát M s(0) tại 0K, các giá trị M s ở nhiệt độ dưới 300K được làm khớp bằng cách sử dụng hàm Bloch: α Ms(T) = Ms(0)[1 − BT ] (3.3) Bảng 3.5: Điện trở suất (ρ); nhiệt độ Curie (TC); Momen từ cal exp tổng ở 0 K theo tính toán (m0 ) và thực nghiệm (m0 ). Mẫu D1 D2 D3 exp m0 , µB/đ.v.c.t 1.65 2.41 3.05 cal m0 , µB/đ.v.c.t 1.75 2.46 3.14 TC, K 418 420 430 ρ(87 K), mΩcm 54,8 33,5 14,6 ρ(300 K), mΩcm 33 22,8 11,3 Các đường cong từ hóa đo được ở 80 và 300 K của ba mẫu được thể hiện trong Hình 3.9. Đối với các mẫu D1 và D2, đường cong từ hóa ở nhiệt độ thấp cho thấy độ nhạy từ trường cao χHF là lớn. Giá trị χHF giảm dần từ mẫu D1 đến mẫu D3. Hình 3.9: Các đường cong từ hóa ở 80 K (a) và 300 K (b). 3.3 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng pha SrMoO 4 (SMO) lên hiệu ứng từ điện trở của SFMO Điện trở suất của các mẫu được đo ở từ trường bằng không bằng phương pháp 4 mũi dò. Sự giảm đơn điệu của ρ được quan sát thấy cho tất cả các mẫu khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của các mẫu nằm trong phạm vi mΩcm và giảm từ D1 xuống D3 (Hình 3.10). 10
11. Một đặc điểm chung của các đường cong MR (Hình 3.11) là chúng giảm nhanh trong phạm vi từ trường thấp và với sự tăng lên của từ trường, nó tiếp tục giảm nhưng tỷ lệ thấp hơn. MR trong phạm vi từ trường thấp được giải thích bằng cơ chế xuyên ngầm qua biên hạt. Giá trị cao nhất Hình 3.10: Các đường cong ρ(T). của MR đạt được trong trường tác dụng cao nhất (H = 10 kOe) được ký hiệu là MR max. Một xu hướng quan sát thấy ở tất cả các nhiệt độ thực nghiệm là giá trị MR cao hơn đối với mẫu D1 và giảm dần trong các mẫu D2 và D3 (Bảng 3.6). Hình 3.11: MR ở nhiệt độ 87 K (a) và 300 K (b). Bảng 3.6: Giá trị MRmax của các mẫu đo ở 87 K và 300 K. Mẫu D1 D2 D3 MRmax (87 K), % -14 -11,3 -3,9 MRmax (300 K), % -1,9 -1,5 -0,85 Hiệu ứng từ điện trở của mẫu D1 được đo ở các nhiệt độ khác nhau. Dữ liệu MR được phân tích dựa trên mô hình của Inoue và Maekawa [105]: 푅 푅0 푃2 2 = ― ―훼( ) (3.7) 푅0 1 푃2 2 11
12. Các đường làm khớp tốt nhất với các đường MR thực nghiệm của mẫu D1 theo phương trình (3.7) được thể hiện trong Hình 3.12. Kết quả cho thấy dữ liệu từ điện trở tương đối phù hợp với mô hình ITMR đơn giản. Trong các phép tính, P và α là các tham số Hình 3.12: MR của mẫu D1 làm khớp và m được xác định từ dữ liệu đẳng nhiệt M(H) và giá trị ngoại suy M s(0). Giá trị P và α được được trích xuất từ sự làm khớp và được vẽ trong Hình 3.14. Hệ số α giảm đơn điệu khi nhiệt độ tăng, được giải thích bởi sự kích thích nhiệt cạnh tranh với sự ức chế mất trật tự spin gây ra bởi từ trường. Mặt khác, P giảm chậm trong dải nhiệt độ thấp và giảm nhanh ở nhiệt độ trên 200 K. Giá trị của P được tìm thấy tương ứng là 0,26 tại 87 K và 0,11 tại 300 K và bằng Hình 3.14: Phân cực spin phép ngoại suy tuyến tính giá P(T) và hằng số α(T). trị tại 0 K được xác định là ~0,27. Kết luận chương 3 Với phương pháp Sol-gel, hàm lượng pha SrMoO4 và độ bất trật tự có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi nhiệt độ thiêu kết, hàm lượng pha SrMoO4 và độ bất trật tự của các mẫu giảm khi nhiệt độ thiêu kết tăng từ 900 đến 1100 oC. Các hằng số mạng a, c và dẫn đến thể tích ô đơn vị tăng nhẹ khi đi từ mẫu D1 đến D3. Kích thước và hình thái hạt của các mẫu phụ thuộc rõ nét vào nhiệt độ thiêu kết T a. Kích thước tinh thể được phân bố từ 18 đến 26 nm. Mômen từ tự phát M s(0) của các mẫu tăng khi nhiệt độ thiêu kết tăng. Nhiệt độ T C có giá trị lần lượt là 12
13. 400, 411, 420 oC cho các mẫu D1, D2 và D3. Giá trị độ nhạy từ trường cao χHF giảm dần từ mẫu D1 đến mẫu D3. Pha thứ cấp SrMoO4 đóng một vai trò quan trọng trong việc xác lập độ lớn của hiệu ứng ITMR. Mẫu D1 (thiêu kết ở 900 oC) có kích thước tinh thể trung bình nhỏ nhất (18 nm), nhưng có hàm lượng SrMoO4 cao nhất (28 mol%) và độ bất trật tự B’ n Fe = 0,39, có giá trị MR lớn nhất. Hơn nữa, các đường cong MR của nó có thể được mô tả tốt bởi mô hình xuyên ngầm điện tử qua rào thế cách điện và sự đóng góp của sự mất trật tự spin. Những kết quả này có thể hữu ích cho việc lựa chọn nồng độ pha thứ cấp đối với các giá trị MR cao trong vật liệu SFMO nano. CHƯƠNG 4. ẢNH HƯỞNG CỦA PHA TẠP La LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA SFMO Trong chương này mô tả cấu trúc vi mô của vật liệu Sr2- xLaxFeMoO6. Dữ liệu từ hóa và từ điện trở trong một phạm vi nhiệt độ rộng đến 5 K được trình bày. Ảnh hưởng của biên hạt và sự thay thế La đối với từ tính và tính dẫn spin được phân tích, sử dụng các tác nhân bắt nguồn từ sự bất trật tự và pha tạp electron lên sự phân cực spin của vật liệu. Các kết quả nghiên cứu được xuất bản trong tạp chí Journal of Alloys and Compounds, vol. 793, pp. 375–384, 2019 và được trình bày chi tiết trong chương này. 4.1 Cấu trúc tinh thể và hình thái hạt của hệ mẫu SFMO pha tạp La Qua giản đồ nhiễu xạ tia SXRD (Hình 4.2) cho thấy các mẫu là đơn pha với 5 đỉnh peak tương ứng với 5 mặt phản xạ chính của pha perovskite kép SFMO. 13
14. ) ) 2 0 Sr La FeMoO 1 2 2-x x 6 1 0 ( ( ) ) ) ) ) ) 4 0 ) ) ) ) ) ) ) 4 2 1 2 0 2 2 0 3 1 3 1 4 2 3 1 2 0 2 0 1 ) 1 2 2 3 ( ( 1 0 1 0 0 . 0 1 0 1 ( ( 1 0 ( ( 1 ( x = 0.4 ( ( ( ( ( ( u . b r a x = 0.3 ( y t i s x = 0.2 n e t n I x = 0.1 x = 0 20 30 40 50 60 2 (deg) Hình 4.2: Phổ nhiễu xạ SXRD của các mẫu Sr2-xLaxFeMoO6. Số liệu SXRD được phân tích Rietveld. Các giá trị của thừa 2 số bình phương tối thiểu (χ ), hệ số tương quan (Rwp), các hằng số mạng (a và c), thể tích ô đơn vị (V), kích thước tinh thể trung bình (D), độ dài liên kết trung bình giữa các cation trong vị trí A, B và B’ với oxy ( , , ) và sự phân bố các cation giữa các vị trí tinh thể khác nhau được đưa ra trong Bảng 4.1. Hằng số mạng a, c và kéo theo thể tích ô đơn vị giảm khi tăng nồng độ pha tạp La, trong khi đó độ bất trật tự tăng từ 0,1 đến 0,36. Bảng 4.1: Kết quả phân tích Rietveld của các mẫu. x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 a, Å 5.605 5.587 5.581 5.575 5.573 c, Å 7.919 7.915 7.913 7.912 7.874 ,Å 2.717 2.713 2.711 2.709 2.707 ,Å 2.027 2.024 2.023 2.022 2.021 ,Å 1.902 1.887 1.909 1.895 1.901 V, Å3 248.783 247.063 246.471 245.910 244.553 D, nm 26 19.7 19.2 19.0 19.6 ɛ, % 0.42 0.47 0.45 0.51 0.50 (Sr ) (Sr La ) (Sr La ) (Sr La ) (Sr La ) Phân bố 2 A 1.9 0.1 A 1.8 0.2 A 1.7 0.3 A 1.6 0.4 A [Fe Mo ] [Fe Mo ] [Fe Mo ] [Fe Mo ] [Fe Mo ] cation 0.9 0.1 B 0.77 0.23 B 0.745 0.255 B 0.67 0.33 B 0.64 0.36 B [Fe0.1Mo0.9]B’ [Fe0.23Mo0.77]B’ [Fe0.255Mo0.745]B’ [Fe0.33Mo0.67]B’ [Fe0.36Mo0.64]B’ χ2 1.18 1.05 1.29 1.33 1.07 Rwp 8.67 3.96 5.36 5.19 5.11 Tc, K 410 405 407 409 415 Kích thước và hình thái hạt của các mẫu được xác định bởi FESEM và được thể hiện trong Hình 4.5. Các vi ảnh cho thấy các mẫu được tạo thành từ các hạt có kích thước nano với đường kính nhỏ hơn 100 nm. Kích thước các hạt có xu hướng 14
15. nhỏ đi và tách biệt rõ nét hơn so với mẫu không pha tạp. Điều này được giải thích là do khi pha tạp La đã tạo ra nhiều hơn mầm kết tinh trong quá trình thiêu kết và khi quá trình tán xạ bị cản trở do sự có mặt đồng thời hai loại cation khác nhau ở vị trí A đã làm cho ranh giới giữa các hạt trở nên rõ ràng hơn. x = 0 x = 0.1 x = 0.2 x = 0.3 x = 0.4 Hình 4.5: Ảnh FESEM của các mẫu Sr2-xLaxFeMoO6. 4.2 Tính chất từ của SFMO pha tạp La Hình 4.7 cho thấy các đường cong từ hóa vẫn không hoàn toàn bão hòa khi từ trường tác dụng là lớn nhất. Hiện tượng này là do cấu trúc vi mô của các mẫu được cấu tạo từ các hạt nano. Ở từ trường bằng không, giả định rằng momen từ của các hạt chỉ sắp xếp ngẫu nhiên do tính bất đẳng hướng và tương tác từ tính hiệu quả giữa các hạt liền kề. Để bão hòa hoàn toàn momen từ của các mẫu nano như vậy, từ trường tác dụng lớn 15
16. hơn được yêu cầu so với các mẫu có hạt lớn hơn hoặc đơn tinh thể. Hình 4.7: Đường cong từ hóa ở 5 K (a) và 300 K (b). Trong trường hợp như vậy, định luật tiệm cận bão hòa được sử dụng để ước tính momen từ bão hòa M s ở mỗi nhiệt độ. Sự phụ thuộc của M s vào nhiệt độ của các mẫu được đưa ra trong Hình 4.8. Một phần của các đường cong m exp(T) trong vùng nhiệt độ từ 5 K đến 300 K được mô tả tốt bằng định luật Bloch, m(T)/m(0) = 1 - BT3/2. Bên cạnh đó, giá trị được tính toán theo công thức: mcal(0) = (4-x)(1-2p) (4.2) trong đó, x là nồng độ La và p là độ bất trật tự được xác định thông qua phân tích Rietveld. Giá trị tính toán và thực nghiệm được đưa ra trong Bảng 4.2 và cho thấy chúng tương đối phù hợp với nhau. Exp Hình 4.8: m (T) của các mẫu Sr2-xLaxFeMoO6. Các đường liền nét là đường làm khớp theo hàm Bloch. 16
17. Tương tự, nhiệt độ Curie của các mẫu được xác định dựa vào các đường cong từ nhiệt được đo ở từ trường không đổi (100 Oe) và được đưa ra trong Bảng 4.2. Bảng 4.2: Độ từ hóa (M) ở 5 K, momen từ theo thực nghiệm (mexp) tại 5 K và theo tính toán m(0)cal ở trạng thái cơ bản, nhiệt độ Curie (TC), điện trở suất (ρ) và độ phân cực spin (P) tại 5 K của các mẫu Sr2-xLaxFeMoO6. x 0 0,1 0,2 0,3 0,4 M(5K), emu/g 40,8 26,7 23,7 15,9 12,6 exp m (5K), µB/đ.v.c.t 3,09 2,02 1,8 1,21 0,96 cal m(0) , µB/đ.v.c.t 3,2 2,106 1,862 1,258 1,01 TC(K) 410 405 407 409 415 ρ(5K), mΩcm 35 22 20 18 1,8 P(5K), % 74 65 63 52 44 4.3 Tính chất điện của SFMO pha tạp La Điện trở suất của các mẫu được đưa ra trong Hình 4.9. Khi nồng độ thay thế La tăng thì điện trở suất giảm, điều này là do sự phân tách thành La kim loại tại các biên hạt [81]. Hiệu ứng từ điện trở được đo ở các nhiệt độ khác nhau trong phạm vi 5-300 K. Hình 4.9: ρ(T) của SLFMO Các đường cong từ điện trở đẳng nhiệt của các mẫu ở 5 K được hiển thị trong Hình 4.12. Các đường cong từ điện trở được làm khớp theo lý thuyết xuyên ngầm đàn hồi phụ thuộc spin như phương trình 4.5, trong đó số hạng tuyến tính αH được đưa ra để giải Hình 4.1: Hiệu ứng MR của thích cho từ điện trở biên hạt. SLFMO tại 5 K 17
18. 휌( ) 휌(0) 푃2휇2 휌(0) = ― 1 푃2휇2 ―훼 (4.5) Từ sự làm khớp (Hình 0 4.13), độ phân cực spin P ở 5 -5 K được xác định cho các mẫu -10 x = 0.4 ) % qua phương trình (4.5). Giá trị ( -15 x = 0.3 R độ phân cực spin của các mẫu M -20 x = 0.2 được đưa ra trong Bảng 4.2. T = 5 K -25 x = 0.1 Khi tăng nồng độ pha tạp La, (a) x = 0 -30 0 1 2 3 4 5 độ bất trật tự tăng và độ phân  H (T) 0 cực spin giảm dần, tuy nhiên Hình 4.13: Làm khớp giá trị vẫn giữ được giá trị cao so với MR của các mẫu SLFMO. các kết quả đã được công bố trước đây với cùng độ bất trật tự trong các mẫu chế tạo. Kết luận chương 4 Kết quả nghiên cứu của chương 4 minh họa cấu trúc vi mô ảnh hưởng đến tính chất từ và tính dẫn điện của các mẫu perovskite kép Sr2-xLaxFeMoO6 (x = 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4). Các mẫu cho thấy tính chất từ điển hình của vật liệu sắt từ. Dòng xuyên ngầm phụ thuộc spin trong các mẫu đơn pha của nghiên cứu này bão hòa ở nhiệt độ rất thấp cho thấy một rào thế nhỏ so với những mẫu có tạp chất cách điện ở biên hạt như SrMoO4. Khi nồng độ thay thế La tăng, sự phân tách La trong biên hạt tạo thành các kênh dẫn kim loại, làm giảm mạnh điện trở suất và đồng thời giảm MR ở nhiệt độ cao. Độ bất trật tự trong các mẫu được khảo sát tăng lên khi tăng nồng độ La, dẫn đến giảm mô men từ và phân cực spin. Phân cực spin được tìm thấy tỷ lệ thuận với mô men từ tổng ở 5 K, phù hợp với lý thuyết băng dẫn từ. Độ phân cực spin cao hơn đạt được ở mức 5 K so với các giá trị tính toán trên lý thuyết (và so với kết quả của các công trình công bố trước đây) cho các mẫu có cùng độ bất trật tự cho thấy rằng các khuyết tật đảo có thể không được phân bố đồng nhất mà tạo thành các mảng có kích thước nanomet giữ pha ma trận gần với cấu trúc lý tưởng, do đó bảo toàn sự phân cực spin. 18
19. CHƯƠNG 5. ẢNH HƯỞNG CỦA PHA TẠP Zn LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA SFMO Các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy bằng cách pha tạp một lượng nhỏ các cation khác loại ta có thể tăng độ trật tự của vật liệu từ đó cải thiện được tính chất từ và từ điện trở của chúng. Tuy nhiên cho đến nay, việc nghiên cứu hiệu ứng từ điện trở của các vật liệu thay thế Fe chưa được khảo sát đầy đủ cũng như chưa có các đánh giá về độ phân cực spin khi thay đổi độ trật tự cation và sự có mặt của các nguyên tố pha tạp. Trong nghiên cứu này luận án khảo sát về hiệu suất xuyên ngầm điện tử trong các hệ vi hạt SFMO pha tạp kẽm (SFZMO) và đánh giá ảnh hưởng của nó lên độ phân cực spin. 5.1 Cấu trúc tinh thể và hình thái hạt của hệ mẫu SFZMO ) ) 2 0 1 Phổ nhiễu xạ SXRD (Hình Sr Fe Zn MoO 2 1 2 1-x x 6 0 ( ( * SrMoO 4 5.1) cho thấy các mẫu chế tạo ) ) ) ) 0 4 4 2 ) 2 ) ) ) 0 ) ) ) . ) ) ) 2 3 2 3 1 2 0 1 3 1 ( ( 4 u 2 0 0 1 1 2 2 1 . ( 2 ( 3 1 0 1 0 1 0 0 a 1 0 ( ( ( chủ yếu là đơn pha với một 1 0 1 x = 0.15 ( ( ( ( ( ( ( * y t i s hàm lượng nhỏ của pha thứ n e t n I x = 0.1 * cấp SrMoO4. Phổ nhiễu xạ * * * * được tiến hành phân tích x = 0.05 * 10 20 30 40 50 60 Rietveld và kết quả phân tích 2 (deg) được đưa ra trong Bảng 5.1. Hình 5.1: Phổ nhiễu xạ SXRD. Bảng 5.1: Giá trị các hằng số mạng (a và c), thể tích ô đơn vị (V), kích thước tinh thể trung bình (D), ứng suất ε = Δd/d và tỷ phần pha SrMoO4 của các mẫu SFZMO. x 0,05 0,1 0,15 a, Å 5,5814(5) 5,5817(5) 5,5825(6) c, Å 7,8711(6) 7,8712(4) 7,8744(8) V, Å3 245,21(3) 245,23(4) 245,40(5) D, nm 26 35 23 ε, % 0,51 0,31 0,42 SrMoO4, mol% 7 11 5 Sr [Fe Mo ] Sr [Fe Mo ] Sr [Fe Mo ] Phân bố cation 2 0.9 0.1 B 2 0.87 0.13 B 2 0.84 0.16 B [ Fe0.05Mo0.9Zn0.05]B’O6 [ Fe0.03Mo0.87Zn0.1]B’O6 [ Fe0.01Mo0.84Zn0.15]B’O6 χ2 1,54 1,65 1,31 Rwp, % 11,2 10,5 9,86 Có thể thấy rằng hằng số mạng a và c đều tăng làm tăng thể tích ô cơ sở khi nồng độ ion Zn 2+ tăng từ 0 đến 0,15. Điều này có thể được giải thích do bán kính ion của Zn 2+ lớn hơn so với 19
20. 3+ 5+ Fe và Mo (rZn2+ = 0,88 Å, rFe3+ = 0,785 Å, rMo5+ = 0,75 Å) nên sự có mặt của kẽm sẽ gây ra giãn nở mạng. Kích thước và hình thái hạt của các mẫu được xác định bởi FESEM. Hình 5.3 cho thấy các mẫu được tạo thành từ các hạt có kích thước nano với đường kính nhỏ hơn 100 nm. x = 0 x = 0,05 x = 0,1 x = 0,15 Hình 5.3: Ảnh FESEM của các mẫu Sr2Fe1-xZnxMoO6 Khi mẫu pha tạp Zn, kích thước các hạt có xu hướng nhỏ đi và tách biệt rõ nét hơn so với mẫu không pha tạp. Điều này có thể là do khi pha tạp Zn đã tạo ra nhiều mầm kết tinh hơn trong quá trình thiêu kết và khi quá trình tán xạ bị cản trở, vật liệu giữ lại cấu trúc các hạt có kích thước nhỏ và ranh giới giữa các hạt trở nên rõ ràng hơn. 5.2 Tính chất từ của SFMO pha tạp Zn 35 20 x = 0.05 x = 0.05 30 x = 0.1 x = 0.1 15 ) 25 ) g g x = 0.15 / x = 0.15 / 20 u u 10 m m e 15 e ( ( M 10 T = 5 K M 5 T = 300 K 5 (a) (b) 0 0 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5  H (T) 0H (T) 0 Hình 5.4: Đường cong từ hóa ở 5 K (a) và 300 K (b). 20
21. Đường cong từ hóa của 40 x = 0.05 x = 0.1 các mẫu được đo trong 35 x = 0.15 ) . u khoảng nhiệt độ từ 5 K đến 30 . f / 300 K trong từ trường tối đa B  25 ( m là 5 T (Hình 5.4). Định luật 20 tiến tới bão hòa được sử dụng 15 0 50 100 150 200 250 300 để tính momen từ bão hòa M s T (K) ở mỗi nhiệt độ, các giá trị Hình 5.5: Sự phụ thuộc nhiệt mômen từ tổng cộng trên một độ của mômen từ của các mẫu. đơn vị công thức, m exp(T) được tính toán và biểu diễn theo nhiệt độ như trong Hình 5.5. Các đường phụ thuộc nhiệt độ của mômen từ, mexp(T), trong vùng nhiệt độ từ 5 K đến 300 K tuân theo định luật Bloch, m(T)/m(0) = 1 - BT 3/2, phù hợp với lý thuyết về sóng spin trong vật liệu sắt từ điển hình. Bảng 5.2: Giá trị của nhiệt độ Curie Tc; momen từ theo exp thực nghiệm (Ms) và theo tính toán (m ) tại 5 K của các mẫu. x 0,05 0,1 0,15 Ms (5 K), emu/g 40,25 35,32 30,78 exp m (5K), µB/f.u. 3,05 2,68 2,34 TC, K 410 396 391 5.3 Từ điện trở và độ phân cực spin Điện trở suất của các mẫu được khảo sát tại 5 K và 300 K, các kết quả được liệt kê trong Bảng 5.2. So với mẫu x = 0 ( (300K) = 35 10-5 m) (Bảng 3.5) chế tạo ở cùng điều kiện ta thấy giá trị điện trở suất của các mẫu pha kẽm với x = 0,05 và 0,15 tăng lên tới 4 bậc độ lớn ( rất lớn đối với mẫu x = 0,1). 0 0 T = 5 K -5 -2 x = 0.15 -10 -4 -15 -6 ) -20 ) % -8 % ( ( R -25 R -10 M x = 0.05 M -30 -12 x = 0.05 -35 -14 -40 T = 300 K x = 0.15 -16 -45 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5  H (T) H (T)  Hình 5.7: Các đường cong MR ở 5 K (a) và 300 K (b). 21
22. Hiệu ứng từ điện trở chỉ quan sát được trên 2 mẫu có điện trở suất thấp hơn với x = 0,05 và 0,15 (Hình 5.7). Ta thấy các giá trị từ điện trở tại 5 K lớn hơn đáng kể so với các giá trị của các mẫu SFMO chế tạo ở cùng các điều kiện đã trình bày ở các chương trước. Ngay cả đối với mẫu SFMO có độ trật tự cation cao nhất là p = 0,1 có MR max tại 5 K chỉ đạt -28%. Các đường cong MR được làm khớp theo công thức 4.5 từ đó giá trị độ phân cực spin P được xác định cho các mẫu. Ở 5 K, độ phân cực spin đạt 80% và 99% lần lượt cho các mẫu x = 0,5 và 0,15. Bảng 5.2: Giá trị của điện trở suất (ρ), MRmax và độ phân cực spin (P) của các mẫu. x 0,05 0,1 0,15 ρ(5 K), Ωm 11,4 - 9,1 ρ(300 K), Ωm 4,2 ~ 104 3 MRmax(5 K), % -33,7 - -41,4 MRmax(300 K), % -15,1 - -4,5 P(5 K), % 88,1 - 99,0 P*(300 K), % 33,5 - 17,1 Kết luận chương 5 Các mẫu Sr2Fe1-xZnxMoO6 đã được chế tạo thành công bằng phương pháp sol-gel. Việc pha tạp Zn vào vật liệu SFMO đã gây ra sự giãn nở mạng. Kết quả phân tích cấu trúc chỉ ra rằng độ trật tự cation của các mẫu tăng dần khi tăng hàm lượng Zn. Nhiệt độ trật tự từ và mô men từ giảm dần khi tăng nồng độ Zn2+ từ 0 đến 0,15. Khi mẫu pha tạp Zn, kích thước các hạt có xu hướng nhỏ đi và tách biệt rõ nét hơn so với mẫu không pha tạp. Việc pha tạp Zn làm tăng điện trở suất của các mẫu lên vài bậc độ lớn đồng thời làm giảm nhiệt độ Curie. Các kết quả cho thấy Zn ưu tiên chiếm các vị trí phân mạng B’ và không phân bố đều trong mạng tinh thể mà có xu thế hình thành nên các mạch liên kết dài -Mo-O-Zn- ngăn cách các vùng sắt từ chứa Fe với độ trật tự cation cao. Đặc điểm cấu trúc như vậy dẫn đến giá trị độ phân cực spin xác định được ở 5 K đạt gần 100% ở mẫu x = 0,15. 22
23. Các kết quả này có ý nghĩa về mặt cải tiến công nghệ chế tạo vật liệu SFMO nhằm đạt được độ trật tự tinh thể cao dựa trên sự ưu tiên chiếm chỗ tinh thể của nguyên tố không từ Zn. Bằng cách pha một lượng nhỏ tạp chất Zn, các mẫu SFMO chế tạo có độ phân cực spin cao đồng thời nâng cao giá trị của hiệu ứng từ điện trở so với mẫu không pha tạp (~ 43 %). KẾT LUẬN 1. Luận án đã chế tạo thành công các hệ vật liệu perovskite kép Sr2FeMoO6, Sr2-xLaxFeMoO6, Sr2Fe1-xZnxMoO6 bằng phương pháp Sol-gel. Đã xác định được các chế độ công nghệ để có thể chế tạo các hệ vật liệu với độ đơn pha cao, độ trật tự của Fe/Mo và nồng độ pha thứ cấp (SrMoO 4) có thể được điều khiển bằng cách thay đổi nhiệt độ thiêu kết. Dựa trên nguyên lý đo điện trở bằng phương pháp 4 mũi dò, luận án đã thiết kế và chế tạo thành công hệ đo từ điện trở ở các nhiệt độ khác nhau trong phạm vi từ nhiệt độ của Nito lỏng (80 K) lên đến 500 K. 2. Các mẫu Sr2FeMoO6 đã được chế tạo ở các nhiệt độ thiêu kết để thay đổi hàm lượng pha thứ cấp SrMoO 4. Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng pha thứ cấp và mật độ biên hạt đóng một vai trò quan trọng trong việc xác lập độ lớn của tỷ số từ điện trở. Trong số các mẫu được nghiên cứu, mẫu D1 xử lý nhiệt tại 900ºC có kích thước hạt trung bình nhỏ nhất (18 nm) và nồng độ SrMoO4 lớn nhất (28 %mol) thể hiện giá trị từ điện trở MR lớn nhất và mặc dù mẫu có độ bất trật tự cation cao nhất (39 %). Các đường cong từ điện trở của mẫu D1 có thể được mô tả tốt bằng mô hình điện tử xuyên ngầm qua rào thế cách điện tạo bởi pha thứ cấp tại biên hạt. Độ phân cực spin được xác định cho mẫu D1 bằng khoảng 30 % tại trạng thái cơ bản. Quy trình phân tích này đơn giản và hữu ích cho việc nâng cao tỷ số MR trong các hệ nano Sr 2FeMoO6 thông qua việc điều khiển hàm lượng pha thứ cấp. 3. Hệ hạt nano Sr2-xLaxFeMoO6 đơn pha (x = 0; 0,1; 0,2; 0,3 và 0,4) được chế tạo với nhiệt độ thiêu kết ở 1200 ºC trong thời gian 8 giờ. La 3+ thay thế một phần cho Sr 2+ dẫn tới hiệu ứng gia tăng điện tử ở vùng dẫn để đảm bảo điều kiện cân bằng 23
24. điện tích, đồng thời sự có mặt của La còn thay đổi trật tự cation và tăng độ dẫn qua biên hạt. Vật liệu SFMO pha La có giá trị độ phân cực spin lớn hơn đáng kể so với các kết quả tính toán lý thuyết cho các mạng perovskite kép có cùng độ bất trật tự cation. Độ phân cực spin cao nhất đạt 74%, cao hơn hẳn so với các vật liệu sắt từ thường được sử dụng trong các linh kiện spintronics hiện nay như Co, Ni và permaloy (~ 45 %). 4. Bằng quy trình sol-gel, luận án đã pha tạp thành công Zn vào vị trí của Fe trong hệ vật liệu Sr 2FeMoO6 với nồng độ Zn thay đổi lần lượt là 0,05; 0,1 và 0,15. Các kết quả thu được cho thấy Zn ưu tiên chiếm các vị trí phân mạng B’ và không phân bố đều trong mạng tinh thể mà có xu thế hình thành nên các mạch liên kết dài -Mo-O-Zn- ngăn cách các vùng sắt từ chứa Fe với độ trật tự cation cao. Đặc điểm cấu trúc như vậy dẫn đến giá trị độ phân cực spin xác định được ở 5 K đạt gần 100% ở mẫu x = 0,15 và giá trị hiệu ứng từ điện trở của mẫu đạt ~ 43 %. Việc chế tạo được vật liệu perovskite kép mở ra khả năng ứng dụng trong các linh kiện cảm biến từ và các linh kiện mạch logic ví dụ như các transitor spin có hiệu năng cao. Kết quả nghiên cứu này cũng gợi mở khả năng nghiên cứu về tương quan giữa cấu trúc tinh thể và cấu trúc điện tử trong các hợp chất sắt từ nửa kim loại nói chung thông qua các đại lượng như từ độ và hiệu ứng từ điện trở xuyên ngầm và giúp kiểm chứng các kết quả tính toán lý thuyết về cấu trúc điện tử của vật liệu. KIẾN NGHỊ Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục thực hiện các khảo sát về mối tương quan giữa các tính chất điện-từ và cấu trúc điện tử của các vật liệu sắt từ mới ở thang nanomet có cấu trúc vùng năng lượng đặc biệt (half-metallic, spin-gapless materials), các vật liệu đa chức năng thể hiện đồng thời tính bán dẫn, hạt tải phân cực spin và phân cực điện. Các vật liệu này hứa hẹn những ứng dụng đột phá trong công nghệ mạch logic, các linh kiện tích trữ và chuyển đổi năng lượng, cảm biến và spin quang điện tử v.v. 24