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

đã hình thành pha chính Sr2FeMoO6, tuy nhiên hàm lượng pha SrMoO4 còn nhiều (gần 50 %). Khi kéo dài thời gian thiêu kết, hàm lượng pha SFMO tăng dần và kèm theo đó là hàm lượng pha SrMoO4 ở trong mẫu giảm và mẫu thiêu kết trong 8 giờ đã gần như hoàn toàn đơn pha. Đối với mẫu thiêu kết trong 10 giờ bắt đầu xuất hiện pha Sr2MoO4 và đến mẫu thiêu kết trong 12 giờ đã làm cho hàm lượng pha thứ cấp này còn lớn hơn. Điều này được giải thích là với sự có mặt của khí H2 đóng vai trò là khí khử, khi kéo dài thời gian thiêu kết quá lâu Mo6+ trong muối molypdat sau khi bị khử thành Mo5+ ở trong hợp chất SFMO, sẽ tiếp tục bị khử để thành Mo4+ trong pha thứ cấp Sr2MoO4. Chính vì vậy thời gian thiêu kết trong vòng 8 giờ là hợp lý để thu nhận vật liệu SFMO với độ đơn pha cao nhất.
Như vậy, luận án đã xác định được quy trình công nghệ chế tạo mẫu SFMO kích thước nano bằng phương pháp Sol-Gel như sau:
KHUẤY
Ủ
ĐỐT
ÉP VIÊN
THIÊU KẾT
Sr(NO3)2.1M
Fe(NO3)3.1M
(NH4)6Mo7O24.4H2O
Axit Citric 3M
Sr2FeMoO6
80oC
110oC/24h
550oC/2h
1,5tấn/cm2
1100-1200oC/8h/15%H2+85%Ar
Hình 2.7: Quy trình công nghệ chế tạo Sr2FeMoO6 bằng phương pháp Sol-Gel.
2.3 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất của SFMO
2.3.1 Phân tích nhiệt DTA-TGA
Phân tích khối lượng theo nhiệt độ TGA (Thermo Gravimetry Analysis) là phương pháp dùng để phân tích sự suy giảm khối lượng của các vật liệu theo nhiệt độ.
Phương pháp này giúp xác định các thành phần như độ ẩm, thành phần bay hơi, thành phần cháy hay thành phần phản ứng với khí mang. Khi kết hợp với một nam châm vĩnh cửu, phân tích phổ khối lượng theo nhiệt độ còn giúp xác định nhiệt độ Curie của các hệ mẫu có từ tính [122].
Phân tích nhiệt quét vi sai (Differential scanning calorimetry- DSC) là một kỹ thuật phân tích nhiệt được dùng phổ biến trong nghiên cứu vật lý chất rắn, khoa học vật liệu, hóa học, cho phép xác định các tính chất chuyển pha nhiệt của mẫu thông qua việc đo dòng nhiệt tỏa ra (hoặc thu vào) từ một mẫu được đốt nóng trong dòng nhiệt với nhiệt độ quét trong các tốc độ khác nhau. 
Thiết bị đo sử dụng là Pyris đặt tại Phòng thí nghiệm Công nghệ Hóa học, Khoa hóa lý lỹ thuật, Học Viện Kỹ thuật quân sự. Dải nhiệt độ đo của thiết bị này từ nhiệt độ phòng đến 1000 oC, độ nhạy đạt tới 0,1 mg.
2.3.2 Nhiễu xạ tia X
Phương pháp phân tích cấu trúc tinh thể và pha bằng nhiễu xạ tia X (XRD: X ray diffraction) khi thỏa mãn điều kiện phản xạ Bragg. 
Với cấu trúc tinh thể tứ diện, hằng số mạng a và c xác định theo công thức:
 1dhkl2=h2+k2a2+l2c2 (2.1)
trong đó dhkl là khoảng cách giữa các mặt tinh thể; h, k, l là chỉ số Miller.
Theo Sherrer, kích thước tinh thể dXRD tính theo công thức:
 dXRD=kλβcosθ (2.2)
trong đó λ là bước sóng tia X, β là độ rộng bán vạch của các đỉnh nhiễu xạ.
Các giản đồ nhiễu xạ tia X được ghi trên máy “D8 Advance Bruker” của Đức, ống phát CuK-alpha 40kV - 40mA, detector bán dẫn Sol-X với bước sóng λ = 1,54059 Å, góc quét 2θ từ 10° đến 80°, tốc độ quét 0,02 ÷ 0,05 °/s. Để xác định các pha kết tinh sử dụng dữ liệu của ASTM (American Society for Testing and Materials). Thiết bị đo đặt tại Khoa Hóa học, ĐHKHTN.
2.3.3 Nhiễu xạ tia X và phổ hấp thụ tia X dùng nguồn synchrotron
Synchrotron là quá trình gia tốc các hạt mang điện như proton hoặc electron gần với tốc độ ánh sáng bằng từ trường và điện trường lớn, chúng sẽ phát ra các tia điện từ gọi là tia synchrotron. So với nguồn nhiễu xạ tia X thông thường trong các phòng thí nghiệm, nguồn nhiễu xạ synchrotron có cường độ cao hơn nhiều lần cho phép thực hiện các thí nghiệm nhanh, số liệu thống kê thu được tốt và lượng mẫu sử dụng ít. Nó là một quang phổ liên tục kéo dài từ tần số vô tuyến đến vùng X quang vì vậy dễ dàng chọn bước sóng phù hợp tùy vào yêu cầu thí nghiệm.
Hệ synchrotron ở Nakhon Ratchasima (Thái Lan) gồm 8 chùm tia có thể thực hiện được nhiều phép đo khác nhau như đo tán xạ tia X góc nhỏ (Small Angle X-ray Scattering – SAXS) nghiên cứu cấu trúc nano của vật liệu. Các nghiên cứu sự sắp xếp các nguyên tử trong vật liệu bằng phép đo phổ hấp thụ tia X (X – ray AbsortionSpectroscopy – XAS). 
Phép đo XAS sử dụng trong việc xác định trạng thái hóa trị và cấu trúc vùng lân cận của nguyên tử hấp thụ gồm phổ hấp thụ XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) và phổ EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) cung cấp thông tin về khoảng cách giữa nguyên tử hấp thụ với các nguyên tử lân cận và số lượng nguyên tử trong một khoảng cách nhất định [123]. 
2.3.4 Phân tích Rietveld
Hugo M. Rietveld đã xây dựng một phương pháp tính toán cấu trúc tinh thể từ phổ nhiễu xạ tia X gọi là phương pháp xử lý Rietveld (Rietveld refinement) [124]. Phương pháp này được áp dụng cho cả các phổ nhiễu xạ khác nhau như phổ nhiễu xạ neutron, nhiễu xạ synchrotron hay nhiễu xạ điện tử. Phương pháp xử lý Rietveld đã được ứng dụng rất hiệu quả trong nghiên cứu cấu trúc của cả mẫu khối và mẫu hạt nano với dữ liệu thu được từ các thí nghiệm nhiễu xạ neutron, nhiễu xạ tia X thông thường và nhiễu xạ tia X sử dụng nguồn synchrotron [125,126]. Số liệu thu được từ các thí nghiệm nhiễu xạ được phân tích xử lý bằng phương pháp Rietveld cho phép xác định chính xác những thông tin về cấu trúc ở trật tự xa bao gồm nhóm không gian, các thông số mạng, vị trí các nguyên tử trong các phân mạng, phân bố của các ion giữa các phân mạng và những thông số về biến dạng ở cấp độ tinh thể, kích thước trung bình của vùng tán xạ đồng nhất (crystallite size) và định lượng các pha trong mẫu. Các số liệu nhiễu xạ được phân tích bằng phương pháp Rietveld sử dụng phần mềm FullProf [127] và MRIA [128] các đỉnh nhiễu xạ Bragg được mô tả bởi hàm phân bố Voigt bằng cách tổng hợp từ hai hàm Gauss hoặc Lorentz [129]. Với phương pháp này, cường độ tính toán được mô hình hóa dựa trên tính toán thừa số bình phương tối thiểu (χ2) và hệ số tương quan (Rwp) từ các dữ liệu nhiễu xạ. Để đánh giá độ tin cậy của kết quả thu được, χ2 phải gần bằng 1 và các hệ số Rwp quanh giá trị 10 %.
2.3.5 Hiển vi điện tử quét (SEM)
Kính hiển vi điện tử quét (SEM: Scanning Electron Microscope) là công cụ cho phép quan sát bề mặt mà không cần phá hủy mẫu vật và hoạt động ở chân không cao. 
Ảnh SEM của các mẫu trong luận án được chụp trên kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) của hãng JEOL, có độ phóng đại 800.000 lần đặt tại Viện AIST, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và thiết bị Hitachi S-4800 tại Viện Khoa học vật liệu, VAST – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3.6 Nghiên cứu tính chất từ của vật liệu bằng từ kế mẫu rung (VSM)
Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM: Vibrating Sample Magnetometer) dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Khi một vật có mômen từ M dao động cạnh cuộn dây sẽ gây ra trong cuộn dây một suất điện động cảm ứng tỷ lệ với M. Gắn mẫu đo vào đầu một thanh rung, đặt giữa hai cuộn dây nhỏ giống nhau cuốn xung đối, mắc nối tiếp, toàn bộ hệ thống này được đặt giữa hai cực của một nam châm điện, khi mẫu dao động hai đầu các cuộn dây xuất hiện một suất điện động. Bằng thiết bị này có thể khảo sát sự phụ thuộc của mômen từ vào cường độ từ trường M = f(H), đường cong từ trễ và đồng thời cũng xác định được sự phụ thuộc của mômen từ vào nhiệt độ M = f(T) từ đó xác định được nhiệt độ Curie (TC). Hệ từ kế mẫu rung có từ trường tối đa 10 kOe, độ phân giải 1 Oe, độ nhạy 10-5 emu/g, nhiệt độ đo 77 K đến 900 K. Thiết bị VSM được đặt tại Viện ITIMS, trường ĐHBK Hà Nội.
2.3.7 Giao thoa kế lượng tử siêu dẫn (SQUID)
Tính chất từ và từ điện trở của các mẫu được khảo sát bằng thiết bị giao thoa kế lượng tử siêu dẫn (superconducting quantum interference device) - SQUID. Một vòng siêu dẫn có một tiếp xúc Josephson sẽ tạo thành một SQUID xoay chiều (rf SQUID), một vòng siêu dẫn có hai tiếp xúc Josephson song song với nhau sẽ tạo thành một SQUID một chiều (dc SQUID). Một SQUID thường bao gồm một (rf) hoặc hai (dc) điện trở mắc song song với lớp tiếp xúc để loại trừ hiện tượng trễ của đặc trưng I-V. Các từ kế SQUID đạt tới độ nhạy tốt hơn 10-9 emu ngay cả khi từ trường ngoài là 9 T. Khả năng đo theo nhiệt độ được thực hiện bằng cách đưa vào một buồng mẫu bộ phận điều nhiệt trong không gian chứa cuộn cảm ứng. Các thiết bị giao thoa kế lượng tử siêu dẫn (SQUID) cho phép thực hiện phép đo từ tính từ 1,8 K đến 300 K, thường được sử dụng để phát hiện những moment từ vô cùng nhỏ với độ nhạy rất cao. 
Tính chất từ và từ điện trở của các mẫu được đo trên thiết bị PPMS DynaCool (Physical Property Measurement System Dynacool), đây là một công cụ được thiết kế để đo lường nhiều tính chất vật lý của mẫu (Hình 2.8).
Hình 2.8: Thiết bị PPMS Dynacool.
Thiết bị PPMS DynaCool được đặt tại trường Đại học Tổng hợp Amsterdam – Hà Lan.
2.3.8 Đo từ điện trở bằng phương pháp bốn mũi dò
Phương pháp đo từ điện trở đã được lựa chọn là phương pháp 4 mũi dò, đây cũng là phương pháp chủ yếu để nghiên cứu về hiệu ứng từ điện trở trên thế giới hiện nay.
2.3.8.1 Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ nguyên lý của phương pháp bốn mũi dò được trình bày trên Hình 2.9. Bốn điện cực được bố trí thẳng hàng và cách đều nhau một khoảng s, được tì lên bề mặt của mẫu. Trong đó hai điện cực phía ngoài (1 và 4) là hai điện cực dòng được cấp dòng với cường độ I, hai điện cực trong (2 và 3) là hai điện cực thế để đo điện thế đầu ra V.
Mẫuu
Điện cực
Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp 4 mũi dò [130].
Khi đó điện trở suất (ρ) của vật liệu được tính theo công thức [130]:
ρ=4,532*C*tVI
trong đó: t là chiều dày của mẫu đo; C là tham số hiệu chuẩn – phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dày (hoặc đường kính) của mẫu so với khoảng cách s giữa các điện cực. Tham số hiệu chuẩn được chỉ ra trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Tham số hiệu chuẩn C [130].
Tham số hiệu chuẩn C phụ thuộc vào chiều dày t của mẫu
Tham số hiệu chuẩn C phụ thuộc vào đường kính d của mẫu
t/s
C1 (t/s)
d/s
C2 (d/s)
0.3
1.0000
10
4.1712
0.4
0.9995
20
4.4364
0.5
0.9974
30
4.4892
0.6
0.9919
40
4.5080
0.7
0.9816
50
4.5167
0.8
0.9662
60
4.5215
0.9
0.9459
70
4.5244
1.0
0.9215
80
4.5262
1.2
0.8643
90
4.5275
1.4
0.8026
100
4.5284
1.6
0.7419
200
4.5314
2.3.8.2 Thiết kế và chế tạo thiết bị đo
Sơ đồ chi tiết hệ đo điện trở bằng phương pháp bốn mũi dò được trình bày trên Hình 2.10.
Hình 2.10: Sơ đồ hệ đo điện trở bằng phương pháp bốn mũi dò.
Bốn mũi dò được đặt thẳng hàng trên bề mặt mẫu. Nguồn dòng được cấp qua các mũi dò 1 và 4. Tín hiệu thế từ hai đầu 2 và 3 được thu nhận qua thiết bị Fluke. Một cặp nhiệt được gắn vào mẫu để xác định nhiệt độ thông qua hiệu điện thế giữa hai đầu cặp nhiệt. Mẫu đo được đặt vào bộ gá đo và đặt vào một buồng chân không. Toàn bộ buồng mẫu được nhúng trong Nito lỏng. Một điện trở nhiệt được đặt trên đế mẫu để đo điện trở theo nhiệt độ. Số liệu từ Fluke được chuyển đến máy tính qua cổng R322. Máy tính với chương trình lập sẵn sẽ tự động ghi nhận, xử lý số liệu và vẽ đồ thị phụ thuộc vào nhiệt độ của điện trở. Để đo hiệu ứng từ điện trở, luận án đã sử dụng hệ nam châm của hệ đo từ kế tích phân như trong Hình 2.11.
Nguồn dòng
Hệ nam châm điện
Cần gắn đồ gá mẫu
Bộ điều nhiệt
Bình chứa nitow lỏng
Hình 2.11: Hệ đo từ điện trở bằng phương pháp 4 mũi dò cùng với hệ nam châm điện.
Dựa trên sơ đồ nguyên lý của phương pháp bốn mũi dò được trình bày ở trên, sản phẩm đồ gá đo điện trở đã được thiết kế và chế tạo như Hình 2.12.
Hình 2.12: Bản vẽ thiết kế chế tạo đồ gá đo điện trở: 1 – Cữ chặn; 2 – Vỏ ngoài; 3 – Gá kim; 4 – Điện cực đàn hồi.
Kết luận chương 2
Trong chương 2 đã trình bày khái quát về các phương pháp chế tạo vật liệu có kích thước nanomet, cụ thể là phương pháp gốm và phương pháp Sol-Gel. Luận án đã phân tích những ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp, những khó khăn trong quá trình nghiên cứu khi sử dụng phương pháp gốm cũng như những cơ sở để lựa chọn phương án chế tạo vật liệu nghiên cứu bằng phương pháp Sol-Gel. Trên cơ sở đó đã đưa ra được quy trình thực nghiệm hiệu quả, phân tích đánh giá những tác động của các yếu tố công nghệ từ đó xây dựng quy trình công nghệ chế tạo và đã chế tạo thành công hệ vật liệu perovskite kép SFMO có độ đơn pha cao để phục vụ cho quá trình nghiên cứu tiếp theo. 
Để nghiên cứu cấu trúc và tính chất của các hệ hạt, luận án đã tiếp cận các thiết bị đo đạc hiện đại trong và ngoài nước với độ tin cậy, độ chính xác cao. Các kết quả phân tích và thảo luận sẽ được trình bày trong các nghiên cứu cụ thể của luận án. 
Dựa trên nguyên lý đo điện trở bằng phương pháp 4 mũi dò, tác giả luận án đã thiết kế và chế tạo thành công hệ đo từ điện trở ở các nhiệt độ khác nhau. Với việc sử dụng hệ nam châm điện của thiết bị Từ kế tích phân (từ trường lên đến 10 kOe), hiệu ứng từ điện trở không chỉ được đo ở nhiệt độ phòng mà có thể xuống đến nhiệt độ của Nitơ lỏng (80 K).
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
Sr2FeMoO6 (SFMO) thuộc họ perovskite kép với trạng thái nửa kim loại trong đó các electron dẫn điện được phân cực hoàn toàn và có nhiệt độ chuyển đổi sắt từ cao hơn nhiệt độ phòng (TC > 400 K). Trong hợp chất, phần lớn dòng spin lên với một dải năng lượng được hình thành bởi các spin lõi của ion Fe3+ (S = 5/2). Mặt khác, trạng thái spin xuống t2g của Mo và Fe cùng với một số nhỏ của O ở trạng thái 2p tạo thành một băng dẫn nằm ở mức Fermi, được lấp đầy một phần bởi các electron 4d1 của Mo5+ và sự phân cực spin âm điền đầy (P = -1), trong khi mức eg là trống rỗng. Các trạng thái t2g của Mo và Fe được kết cặp với nhau thông qua một cơ chế tương tác nhảy. Bởi vì các trạng thái Fe t2g được phân cực spin xuống điền đầy, việc nhảy của electron chỉ xảy ra khi các momen spin định xứ Fe có trật tự sắt từ. Momen từ tổng được mô tả bởi mô hình ion của một sự sắp xếp phản sắt từ giữa spin lõi Fe3+ và spin Mo5+ 4d, tạo nên mô men của hệ là 4 µB/đ.v.c.t. Tuy nhiên, trong thực nghiệm luôn tồn tại một sự hoán đổi vị trí của các cation Fe3+ và Mo5+ cho nhau hay còn gọi là độ bất trật tự cation (ASD), do đó momen từ bão hòa thường thấp hơn giá trị lý thuyết.
Một trong những thách thức trong các nghiên cứu về vật liệu nửa kim loại là việc cải thiện tính chất từ điện trở xuyên ngầm (ITMR) trong các hệ hạt có đặc tính dẫn bị chi phối bởi đường dẫn phân cực spin thông qua biên hạt cách điện. Một số công trình với mục đích này đã được thực hiện trên các mẫu SFMO ở dạng khối và nano. Độ lớn của hiệu ứng ITMR phụ thuộc vào cả các tham số nội tại như độ phân cực spin P, ASD, vách domain, ranh giới pha đảo và các đặc tính bên ngoài các hạt, chẳng hạn như kích thước, khiếm khuyết bề mặt, tạp chất và/hoặc tính chất biên hạt được tổng hợp. Do đó, có hai cách tiếp cận để nâng cao hiệu ứng ITMR của một mẫu: đầu tiên là tối đa hóa mức độ phân cực spin của vật liệu, thứ hai là điều chỉnh bản chất của biên hạt. Trong một báo cáo gần đây của Harnagea và cộng sự [116], sự tăng cường của hiệu ứng MR ở từ trường thấp được quan sát thấy là do sự kết hợp tốt giữa sự phân bố kích thước hạt và giá trị của độ phân cực spin P cao. Niebieskikwiat và các cộng sự [131] đã nghiên cứu hiệu ứng MR trong các mẫu SFMO được chuẩn bị bởi phương pháp phản ứng trạng thái rắn với các mức ASD khác nhau. Các tác giả đã tiến hành oxy hóa biên giới hạt của các mẫu và theo dõi sự thay đổi của momen từ, điện trở suất và giá trị của MR. Các kết quả cho thấy, để tăng hiệu ứng ITMR thì mục tiêu quan trọng nhất không phải là độ trật tự Fe/Mo quá cao mà phải là tăng cường số lượng biên hạt cách điện. Sau khi tiến hành oxy hóa, một trong các mẫu có momen từ bão hòa thấp tới 1,6 µB/đ.v.c.t. có hiệu ứng ITMR cao gấp 3 lần so với các mẫu khác được chế tạo với Msat = 3,0 µB/đ.v.c.t. Số lượng biên hạt được tăng lên bằng cách giảm kích thước hạt thành kích thước nanomet. Yuan và các cộng sự [8] đã chế tạo các mẫu SFMO có kích thước hạt trong khoảng 29-45 nm bằng phương pháp Sol-Gel và cho thấy mẫu có kích thước hạt 29 nm có hiệu ứng từ điện trở Δρ/ρ0 lớn nhất. Trong một nghiên cứu khác, Niebieskikwiat và các cộng sự [6] cho thấy rằng quá trình oxy hóa các hạt SFMO gây ra pha SrMoO4 tạo nên sự tăng cường giá trị MR. Kai Wang và các cộng sự [118] đã điều chỉnh lượng SrMoO4 trong các mẫu SFMO bằng cách nghiền trộn chúng với thời gian nghiền khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy, ITMR tăng với sự gia tăng của hàm lượng tạp chất SrMoO4. Sử dụng phản ứng của SFMO với nước và công nghệ siêu âm hóa học, Zhong và các cộng sự [33] đã nâng cao hàm lượng SrMoO4 tại ranh giới cách điện của các hạt ở kích thước micron và nâng cao hiệu ứng từ điện trở xuyên ngầm lên đến 35 % ở nhiệt độ phòng. 
Phần nhỏ của pha SrMoO4 tại các biên hạt là một tham số điều chỉnh hữu ích để cải thiện độ lớn hiệu ứng ITMR. Bởi vì hàm lượng của pha ở biên hạt phụ thuộc vào kích thước hạt trung bình của pha chính, nên nó cần được nghiên cứu mang tính định lượng hơn nữa về ảnh hưởng của các pha thứ cấp lên hiệu ứng ITMR của các mẫu với sự phân bố kích thước hạt khác nhau ở cấp độ nanomet. Ở trong chương này, luận án tiến hành chế tạo các mẫu với việc thay đổi nhiệt độ thiêu kết nhằm thay đổi kích thước hạt cũng như nồng độ pha thứ cấp SrMoO4, trên cơ sở đó cung cấp thêm thông tin về tác động của hàm lượng pha SrMoO4, phân bố cation và quá trình từ hóa lên hiệu ứng ITMR trong các mẫu SFMO có kích thước nanomet.
3.1 Cấu trúc tinh thể, hình thái hạt của hệ mẫu SFMO 
Các mẫu SFMO được tổng hợp bằng phương pháp Sol-Gel, quy trình công nghệ cũng như các chế độ tổng hợp đã được trình bày trong chương II. Để nghiên cứu cấu trúc tinh thể và các tính chất của SFMO, 03 mẫu đã được chế tạo với các nhiệt độ thiêu kết thay đổi lần lượt là 900, 1000, 1100 oC và ký hiệu D1, D2, D3 tương ứng. Các mẫu chế tạo được tiến hành phân tích quang phổ phát xạ plasma (ICP-EAS) để xác định hàm lượng mol của các nguyên tố. Kí hiệu các mẫu và kết quả phân tích ICP-EAS được đưa ra trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1: Kí hiệu các mẫu và kết quả phân tích ICP-AES.
STT
Kí hiệu mẫu
Nhiệt độ thiêu kết (oC)
Hàm lượng chỉ tiêu phân tích (%)
Fe
Mo
Sr
 1
 D1
900
12,51
20,64
39,04
 2
 D2
1000
12,28
21,20
40,32
 3
 D3
1100
12,13
20,94
39,73
Kết quả ICP-AES chỉ ra rằng tỷ lệ mol của [Sr]: [Fe]: [Mo] rất gần với tỷ lệ của các cation kim loại đầu vào (2:1:1) cho thấy lượng cation trong các mẫu được bảo toàn trong quá trình chế tạo. Các bước phân tích bổ sung được thực hiện cho thấy không có sự hình thành các pha khác bao gồm Sr2MoO4, SrFeO3, Fe2O3 và SrO ở trong các mẫu nghiên cứu.
Cấu trúc của hệ mẫu được nghiên cứu trên giản đồ nhiễu xạ tia X với bước quét 0.05o/s. Các kết quả nghiên cứu sơ bộ về sự hình thành cấu trúc và kích thước hạt theo nhiệt độ thiêu kết được xem xét để lựa chọn điều kiện công nghệ phù hợp. Hình 3.1 biểu thị giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu thiêu kết ở các nhiệt độ lần lượt là 900 oC, 1000 oC và 1100 oC.
Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X của 3 mẫu D1, D2, D3.
Từ Hình 3.1 cho thấy các mặt phản xạ phản ánh cấu trúc tinh thể tứ diện thuộc nhóm không gian I4m 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 rõ ràng cho thấy các mẫu đã được tinh thể hóa tốt và kích thước tinh thể trung bình là khá lớn. Để nâng cao độ chính xác trong các tính toán, luận án tiếp tục nghiên cứu cấu trúc của các mẫu bằng phổ nhiễu xạ tia X dùng tia X có cường độ cao bước sóng ngắn từ máy gia tốc (SXRD). Chất lượng phổ nhiễu xạ bột tia X phát xạ đồng bộ cho chất lượng số liệu thực nghiệm tốt hơn rất nhiều so với nhiễu xạ tia X với độ nhiễu của đường nền thấp. Đồng thời, các peak của tạp chất nhỏ trong mẫu cũng xuất hiện rõ ràng hơn giúp ta định lượng được chúng trong mẫu. Kết quả SXRD của các mẫu được thể hiện trong Hình 3.2. Có thể thấy rằng, đối với các mẫu D1 và D2, bên cạnh pha perovskite kép chính, một pha thứ cấp SrMoO4 ​​(nhóm không gian I41/a) đã được phát hiện và một phần rất nhỏ tạp chất không xác định tương ứng với peak tại giá trị của 2θ khoảng 25o. Còn đối với mẫu D3 khi nhiệt độ thiêu kết lên 1100 oC đã gần như hoàn toàn đơn pha.
Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ SXRD c