Tài liệu Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng một số Ferit từ mềm

t^Xli- 57 1 ^ HOGIAO DLJC VÀ^)À() TAO DAI HOC QUOC (MA HA NOI TKUÒNC; DAI HOC KHOA HOC TI.J NHIÈN DÀNtìLF.lVlINH fe NGHIÉN CUIU CHE TAO VA lìlHG DUNG MOT SO FERITTÙrMÉM { niJYÈN N(MNH : VA 1 I.Y HlfìN - TÌ/ MA SO : 1 02 13 LUÀN AN PHO TIÉN Sì KHOA HOC TOÀN - LY Co van klioa hoc : /. (iS.TS, Ngtiyén Chela 2. n s , Bach Thành Còng I i-*n ' rf-zr-Gk^ ^ HANOI- 19% MJCUjC m DAU CHJONG I CÀU TraJC Tir« THE VA T Ì N H CHAT CUA FERIT I-l Càu tnic tinh the Kiéu spinel 1-2 Sii ptian bo cua càc ion Kim loai a càc vi tri tu dién va bat dien 1-3 Tù do bao hoà (Hau Neel cho tu tihh ferit spinel) 1-4 Càc thóng so dien tu cua ferit tu mèm trong vùng tàn so dén hàng tram MHz 1-5 Ton hao trong ferit 1-6 Ca che xuat hien do tu tham PQ cao trong ferit spinel 1-7 Sd Fhu thuoc hhiet do cua do tu tham ban dau MQ 1-8 Do òn dinh theo thòi gian cua do tu iXìam 1-9 Tiilh chat dien cua ferit I-IO Anh hufong cua mot so tap chat den tinh chat tu va dien cua ferit tu mém CHJDNG II CÒNG N(a4E CHE TAO FE3^IT IV ìSi II-l Gòng nghe gom II-2 Mot so dac diém cua phUong phap cong nghe mai O t O ^ III GAG FHXfNG FHAP THJC NGHIH^ III-l Che' tao mau nghién cùu III-2 Xàc dinh thàhh phan hoa hoc III-3 Do càc thòng so tu III-4 Nghién cùu vi càu truc bang Kirìh hién vi quang h9C va Kihh hién vi dien tuf III-5 xàc dinh càu trùc tinh thè, hang so mang va càc jàia bang phUong phap phan tich nhieu xa tia X II1-6 Fhiiong phap vhan tich hhiet III-7 Pho Mossbauer CHLIONG IV NaUEN GUU MOT SO N(^JYEN LiÈU CHIMI Ct^ FERIT TV l^ffiM 1 6 6 8 11 16 20 25 26 30 32 36 42 42 44 47 47 51 53 53 54 55 56 61 IV-1 Oxyt sat 61 IV-2 Oxyt Kém ZnO 65 IV-3 Oxyt NiKen 65 IV-4 Hop chat cacbonat va oxyt chùa mangan 65 CHJONG V NgHEN CLKJ CHE TAO FERIT Mn-Zn V-i Ahh huJong cua che do t h i é u Ket dén càc t i n h chat dien, t u cua f e r i t Mn-Zn 1-Anh hiiang cua che" do t h i é u Ket dén t i r i h chat t u 2-Anh hu^ong cua che 'do t h i é u Ket dén tjrih c h | t dien 3-Arih hìiong cua che do iJhiéu Két dén p va p 4-Anh fsiang cua che do t h i é u Ke't den thong so" mang va s\i hoàn t h i e n t i n h t h è V-2 Ahh htiang cua thành phan phoi l i e u , Ixtang ó\l s a t so v a i thành phan hc

3/8, là tniòng hop vói da so càe ferit, càc ion oxy bi dieh chuyén nhii the nào do de trong tniòng tiiong tàc AB, Khoàng càch giùa ion A va O tàng lén va Khoàng càch giùa ion B va O giam di, Khi dò góc f cung bi giam TÙ v i e c so sành càc tiiong t à c t r a o doi Khàc nhau, t a t h a y tiiong t à c l à Ian n h a t va tiiong t à c AA l à nho nhat. Theo Neel, t ù dS ]Dao hoà cua f e r i t spinel dìlac xàc d i n h t h e o cóng thiic: ^s - f^sA - ^sB Trong do H3 l à t ù do bao hoà cua f e r i t , ìi^ va HgB tiiong ùng v a i t ù do bao hoà cua phàn mang A va B. Vi t h e ma t a thiiòng nói f e r i t l à phan s a t t ù Khóng bù t r ù Bang 1-3 clii r a càc Ket qua cua t ù do bao hoà cua mot so f e r i t don phù hop vói g i à t h i e t cua Neel. Bang i-3 Càc già tri ir tburet va thùc ngbiem cua tii cSb ìyao boa tt>B^ o O K cua Boot so ±erit Ferit , G i à t h i e t P h a n b o i o n ! MonTen t ù Momen t ù i CUcì i o n c u a i o n , Ion trong Ion trong ^^ dien bàt dien i tù dien \ bàt dien ; i FciOi ; C o Fe^ 0.1 : NiFssO.; : pe'^f \\%FtzO-\ 5 ^.Mn^^ .V1nFe204 CijFe204 àcm cau trnc spine! FcCHI 1 V - — •> 5 4 : Co-^-Fe^" ' 5 3 ^ 5 1 Ni^i-Fe*" :• 5 5. " - 5 ' Fe'^^ ! C u ' ^ - - Fe^^^ ' ' Fé*'' i M2:r_Fe'Ti • ' Lin..jFe2.50.i j Fe'ff ^ Fe'^-Fe"i | j Li- -Fe"^ ' ^5 5 ' - 5 0 - 5 5 0 - 7.5 [100] Momer t ù Glia p hàn txL MeFe 2O4 Li tliiyet HiÈ rjgliiBa ' i -• - -i.ó 4.1 3.7 -1 , 0 1.5 ^ —) !-3 I.I 2.5 - 13 - Theo Neel, sii dinh hiiong mó men tù cua càc ion trong phàn mang A va B eia spinel nhii sau (do tiiang tàc A i B là àm va lón nhat) : Ferit spinel thuan : 2+ 3+ 2He [ Feg ] O4 F e r i t s p m e l dao 3+ 2+ 3+ 2Fe [Me Fé ] O4 Ferit spmel hon hop : 2+ 3+ 2+ 3+ Msx Fei_x [ Mei_x Fe^+x 23 O4 Tóng quat, ta xàc dinh diac tù do bao hoà cua ferit spinel hon hop cho mot don vi cóng thùc: Mg ~ [(1-x) m jjgZ+ (1+x) m pe^*] - [ x. m IJ[QI+ ( 1 - X ) m p^'^ ~ ( 1 - 2 X ) m j^e^"*" ^x m pe"^^ Trong do : , 2+ ^ ^ X là hàm liiong cua ion Me trong E*iàn mang A m j^e ^^ ^ ^^^ '^-'^ rm?t 2+ 3+ . ^ . ? 3+ ^ ^ ion He ni pg là momen tù cua ion Fé va bang 5 Mg (Pg là magneton Bohr) Do dò : Mg =: (l-2x) m J4e2+ iOxPg Ta x é t t n i ò n g hap ly thù cua f e r i t Zn hon hop, sii ^:iàn bó" i o n nhii sau 2+ 3+ 2+ 3+ Znx Fei_x t ^^i-x ^^i^x ^^4 vi sii eó mat eia càc ion Zn (i*ii tù), tù do eia mang tù dién se riho , ' 3+ ' hon so vai tniòng hop ferit dbtn va bai vi ion Fé co noien tù lón nhà"t, nén tù do bao hoà cua ferit hon hop a CK tàng vai sii tàng nong do Zn va - 14 - già tri ly thuyet eia mómen hoà là lOUg Khi x=l. nho sii tàng tuyen tù bao a già tri x tinh phù vói ly thuyèt Neel, nhuhg hop den già tri eia x?0, 5 thi càc già tri thiic nghiem da léch Khoi ly thuét Neel (hihh 1-5). Có ba nguyén hhan gay nén sii sai léch cua mó men tù Khoi càc già tri ly thuyé"t [lOO, 138, 139]: =fi Sii phàn bó giong hhii cho a tniòng ion có bang thè Khóng 1-3 nhii vói hop MgFe204 va CaFe204. Vai Z^re^Oi, MeFtfii lùnb i-5 Mmoen tìì tao hoà JV« càe ferit do tù do bao hoà lón han a OK cua mot so sau Khi toi so vai sau Khi làm lahh chàm. ^rit » càe ion có thè có sii bó sung cua momen qui dao khàc nhau (chung chuia bi dóng bang) vào momen spin , dac biet vói tniòng hop càc ion Co. Khi do thùa so Lande do sii dóng góp cua mómen tù spin va momen hon 2 . Hiióng va già tri cua mcmen tù trung tù dièn va bàt dien vé nguyén tao eó thè tù qui dao se Ian binh cua ion trong vi tri diac xàc dinh mot càch riéng re tù thiic nghiem nhieu xa neutrxjn. M Có thè xuat hién sii phàn bo góc giùa càc momen tù cua càc ion trong phàn marìg B (hinh 1-6): Neel da àp dung ly thuyèt tniòng phàn tii Weiss cho feri-tù va tìm diioc biéu thùc sau: H w = y V M ^ ij J J=l He so tniòng i*iàn tu: W^j (1) ty le vói tiiong tàc trao do\ giùa càc spin cua ion tù trong phàn mang i vói spin eia ion trong phàn nang j. 15 - Trong tniòng hop chung t a quan tim Trong f e r i t , càc g i à t r i W-j_j < O. tiiong t à c t r a o doi giùa A-B, B-B, A-A l à tiiong t à c t r a o doi giàn t i e p . Nang liiong t i n h dien e i a tiiong t à c t r a o doi trong tniòng hop này l à : ^ex - 2 JAR "^AB ^^CiStp + J3'B*cos2f (2) l à nang liiong t r a o dói giùa ion A va B hoac B . jg'g// là nàng liiong t r a o doi giùa càe ion B va B . •f> l à góc Fhi cong tuyén (hinh 1-6) s i n *f = O VÓI J ^ > 2 JB'B" ^^^ ^AB cos f = (4) 2 -^B B vói JAB < 2 J B ' B * He so tniòng Weiss chi r a tiiong mang Khàc nhau nhung b i é u thiic t à c giùa càc ion d i n h su (1) cung chiia càc so hang t r o n g 2 phan cho tiiong t à c c a han cua càe s p m trong cùng mot phàn mang. Néu tiiong t à c này àm , càc mómen t ù sé song song t r o n g cùng phàn mang. Hihh feri-tù Kim l o a i A thuoc vé mot r*iàn mang, va 2 * (1-5) l à dac t n i n g cho Kim l o a i B va B vé phàn mang Khàc (n=2). Ion A t à c h Khoi B va B b a i tiiong xtng vói tiiong t à c àm g i ù a J tàc B -B thuoc r, A va B va giùa B ion oxy , chung va B . Neu càe tiicng n tiiong doi yeu thi tiicmg tàc A-B sé tao nén sii sap song cua mómen tù B va B vói A, trong Khi dò mómen tù B xep phàn va B song song vai nhau. Diéu này xay ra vai diéu Kien J ^ > 2JB'B-" Neu J ^ < 2 JB'B""*^ mómen tù cua B va B Khóng con song song vói nhau nùa ma tao nén mot goc léch là va cos ^ Jji^^J-Q^-Q'f{g6c phi cóng tuyen) Ngoài ba nguyén nhan trén, con có nhùng nguyén Khàc. Bang nghién cùu phó Mossbauer, hiiong eia nói tniòng siéu tinh te, ngiiòi ta da nhan thay rang diiai ành tiiong tàc này phu thuoc vào nong d6 - 16 - Zn va so làn càn gàn rihat cua Fé ma mómen tù cua mot trong vi tri B so ion Fé 3+ 3+ tra nén ngiiac 180 vói càc momen tù cua cac ion Fé con lai. Khi nong do Zn x ?0. 5 thi ngoài pha sat tù con ton tai càc pha phi tù làm giàm tù do bao hoà trén mot don VI the tich cua ferit. 2) Sii phu thuoc nhiet do cua tù do lùnh i-6 bao hoà : tinh Neel da phàt trién ly thuyèt feri-tù eia minh doi vói hai phan mang va da xàc dinh càc dang c^jj /j^jj/, jfj^ khàc nhau cua. trong the feri-tìt Ion tnmg tàm là anion phi th A, B ih càc va B diòng Hg-T. Tuy thuoc vào già tri tù ion kim loai. do cua hai phàn mang a T=QK va ti so cua càc tiiong tàc trao dói : ^^B" ^AA P - a ^AB (5) ^AB ma càc dliòng Mg-T có t h è có càc dang r a t khàc nhau. Nói chung, mac dù t ù do a h a i phàn mang giam don d i é u Khi tàng rihiet do, cong eó t h è eó dang b à t thuòng do có sii bù nhiing t ù do tóng t r ù cua t ù do hai phan mang, nó eó t h e qua diém Khóng (diém bù t r ù h i h h l-6a) hay có clic d a i a n h i e t do nào dò (hinh l - 6 b ) . 1-4 càc thóng so dién t ù cua f e r i t t ù man t r o n g vùng t à n so" den hàng tram Mfe 1/-Càc thòng so ca ban t r o n g t n i ò n g \)Q'' Do t ù thàm ban aQ:He so do b a t mot c h i e u dàu ón dinh b i é n do, diac xàc dinh t r o n g t n i ò n g vùng tuyen t i n h cua sii phni tlmoc do t ù tham vào t ù t n i ò n g : yeu a 17 ;•" V- w / ^ U—- M fùnh 1-7 Sii pbu i/iuòc nhiet ab cua d& t ù hoà hao U - i-od+aoH) Ujjj: hoà (6) Do t ù thàm ciic d a i . Ujj/Po : T i so dò t ù thàm clic d a i v ó i do t ù thàm b a n dau. B3, Bp, Bp/Bg, H(^ : cam ùng t ù b a o h o à , nhat, H^ : liic Khàng cam ù h g t ù dii, h e s o c h ù tù (A/m h o a c Oe) t ù t n i ò n g ciic d a i ùng v ó i P : Do t ó n h a o r i e n g do t r e t r é n VI Khói l u o n g mau) ùng v ó i mot c h u Ky, mot don v i ddqc xàc B^ thè t i c h (hoac d i n h bang dièn diòng t r é S ìi T r o n g t n i ò n g yeu vung R a y l e i g h t a co Ph = W 4TT 1 «o^^oH ( 301T * T r o n g t ù t n i ò n g manh 3 10 den (7) ) [ - ^ m chu g i à t r i ì\^ Ky ta có bieu O HdB -1 10 Ph = J/m (8) 4TT^ y : l à Khoi liiong r i é n g (g/cm ) f I i thùc den tich