Nghiên cứu ảnh hưởng của đất hiếm Sm lên tính chất vật lý của vật liệu Bi1-xSmxFeO3

Tóm tắt Nghiên cứu ảnh hưởng của đất hiếm Sm lên tính chất vật lý của vật liệu Bi1-xSmxFeO3: ... n g đ ố i (đ .v .t .y ) 20 40 60 X-RAY * (2 2 0 ) (2 0 8 ) (3 0 0 ) (0 1 8 ) (1 2 2 ) (1 1 6 ) (0 2 4 ) (2 0 2 ) (0 0 6 ) (1 1 0 )(1 0 4 ) (0 1 2 ) Bi 1-x Sm x FeO 3 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 * * Bi 2 Fe 4 O 9 & Bi 2...tán xạ có sự thay đổi mạnh các đỉnh phổ, cụ thể là có sự giảm về số lượng đỉnh khi nồng độ thay thế tăng lên. Nguyên nhân của sự thay đổi này có thể là do trong vật liệu còn tồn tại một pha lạ, có sự mất trật tự và cũng không loại trừ có tồn tại...giảm khi nồng độ thay thế tăng [11, 12]. Khi quan sát tính trở kháng của các mẫu ở cùng tần số, trở kháng thay đổi theo cùng quy luật khi nồng độ tăng, có sự thay đổi mạnh ở nồng độ x ≥ 0,15 đặc biệt ở vùng tần số thấp. Kết quả được chỉ ra trên hình 7. ...

pdf6 trang | Chia sẻ: havih72 | Lượt xem: 127 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của đất hiếm Sm lên tính chất vật lý của vật liệu Bi1-xSmxFeO3, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
 91 
T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 37, 01/2012, tr.86-91 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẤT HIẾM Sm LÊN TÍNH CHẤT 
VẬT LÝ CỦA VẬT LIỆU Bi1-xSmxFeO3 
ĐÀO VIỆT THẮNG, DƯ THỊ XUÂN THẢO, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 
Tóm tắt: Vật liệu gốm đa pha Bi1-xSmxFeO3 (x = 0,00  0,20) được chế tạo bằng phương 
pháp phản ứng trong pha rắn. Giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy cấu trúc tinh thể và phát hiện 
tạp chất chứa trong vật liệu gốm này. Sự thay thế nguyên tử Bi bằng Sm đã làm giảm pha 
tạp chất trong gốm BiFeO3. Hằng số mạng a và c của ô mạng giảm rõ ràng khi nồng độ ion 
Sm3+ tăng lên. Phổ tán xạ Raman đo trên các mẫu Bi1-xSmxFeO3 ở các nhiệt độ khác nhau 
thể hiện một đỉnh phổ rộng có cường độ lớn trong khoảng số sóng 1000 - 1300 cm-1. Đỉnh 
này được ghi nhận là do sự liên kết của hai phonon trong mẫu Bi1-xSmxFeO3, và mở rộng khi 
giá trị x tăng. Sự thay thế Sm3+ vào BiFeO3 đã làm thay đổi phổ trở kháng của vật liệu. Kết 
quả đo từ kế mẫu rung cho thấy việc pha trộn Sm3+ còn ảnh hưởng đáng kể lên tính chất từ 
của mẫu Bi1−xSmxFeO3 khi đo ở nhiệt độ phòng mà nguồn gốc là do từ tính sắt từ yếu của 
vật liệu nghiên cứu. 
Từ khóa: Bi1-xSmxFeO3, trở kháng, multiferroic, Raman 
1. Mở đầu 
Vật liệu điện từ, vật liệu đa pha 
(multiferroic) biểu hiện đồng thời tính chất điện 
và tính chất từ. Ngoài ra, chúng còn biểu hiện 
như các cặp điện từ, phân cực từ bởi một điện 
trường, phân cực điện bởi một từ trường [1]. 
Hiện nay người ta đã sử dụng vật liệu 
multiferroic để chế tạo các đầu đọc thông tin 
siêu nhạy, cảm biến sinh học không cần cấp 
nguồn, các bộ nhớ điện - từ không tự xóa cho 
phép ghi bằng điện trường chứ không phải bằng 
từ trường như truyền thống. Các nghiên cứu 
trước đây đã xét đến sự thay đổi cấu trúc, tính 
chất điện, tính chất từ của vật liệu khi thay thế 
các cation kim loại Mn, Sr, K hoặc các cation 
đất hiếm La, Sm vào vị trí của Bi [2, 3]. Tuy 
vậy, các báo cáo này chưa nghiên cứu ảnh 
hưởng của chất thay thế Sm lên tính chất vật lý 
của BiFeO3 một cách tổng quát. Hơn nữa, việc 
cải thiện tính chất từ của vật liệu này là một chủ 
đề đang được quan tâm hiện nay. Trong báo cáo 
này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu về 
ảnh hưởng của sự thế Sm lên tính chất vật lý 
của hệ BiFeO3. 
2. Thực nghiệm 
Chúng tôi chế tạo gốm đa pha 
Bi1-xSmxFeO3 (với x = 0,00 ÷ 0,20) bằng 
phương pháp phản ứng trong pha rắn. Các hóa 
chất được sử dụng để chế tạo mẫu là Bi2O3 
96%, Fe2O3 99,99%, Sm2O3 98%, và C2H5OH 
96%. Đầu tiên, các hóa chất được cân theo đúng 
tỷ phần, sau đó đem nghiền trộn với nhau, ép 
viên và nung sơ bộ ở 6000C trong thời gian 6 
giờ. Tiếp theo, các mẫu được nghiền trộn, ép 
viên lại và nung thiêu kết ở 8200C trong thời 
gian 8 giờ. Mẫu thành phẩm có dạng các viên 
nén tròn dẹt có đường kính 0,5cm. Giản đồ 
nhiễu xạ tia X được thực hiện trên nhiễu xạ kế 
D8-Advanced của Đức, với bức xạ CuK 
( = 1,54060 Å). Phổ hấp thụ được thực hiện 
trên hệ đo Jasco. Phép đo phổ trở kháng được 
thực hiện trên hệ đo Lecroy ware Jet 332 tại 
trung tâm Khoa học và Công nghệ nano, trường 
Đại học Sư phạm Hà Nội. Phổ tán xạ Raman 
được thực hiện trên hệ đo Jobin Yvon T64000 
với nguồn kích thích laser Ar có bước sóng 
514nm, phép đo từ hóa M(H) thực hiện trên hệ 
đo VSM tại viện Khoa học Vật liệu, Viện 
KH&CN Việt Nam. 
3. Luận giải kết quả 
Hình 1 biểu diễn giản đồ nhiễu xạ tia X của 
hệ mẫu Bi1-xSmxFeO3 (x = 0,00 ÷ 0,20). Kết quả 
phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy có sự phù hợp 
của các đỉnh nhiễu xạ với mẫu chuẩn của vật 
liệu BiFeO3. Các mẫu ứng với x = 0,00 ÷ 0,20 
đều có cấu trúc lục giác (hecxagonal) thuộc 
nhóm đối xứng không gian R3C [3]. 
 91 
Căn cứ vào bán kính các ion và độ âm điện 
của các nguyên tử chúng tôi dự đoán rằng Sm3+ 
có thể thay thế vào vị trí của Bi3+, để lại các vị 
trí khuyết Bi3+, dẫn tới sự thay đổi của hằng số 
mạng. Tiến hành tính toán hằng số mạng chúng 
tôi thu được giá trị của hằng số a vào khoảng 
0,5578nm và giá trị của hằng số c vào khoảng 
1,3891nm khi x = 0, như được vẽ trên hình 2. 
Kết quả tính toán còn cho thấy trong bát diện 
FeO6 độ dài liên kết Fe - O1, Fe - O2 giảm khi 
giá trị của x tăng lên, dẫn đến sự giảm của hằng 
số mạng. Nguyên nhân liên quan tới sự thay đổi 
này là do: (i) thừa số dung hạn t = 0,96 dẫn đến 
BiFeO3 không bền trong cấu trúc lập phương; 
bát diện FeO6 quay theo phương [111] làm góc 
liên kết Fe-O-Fe nhỏ hơn 1800 [1]; (ii) sự dao 
động của cation Fe3+ xung quanh tâm của bát 
diện FeO6 dẫn tới sự méo mạng và làm thay đổi 
hằng số mạng [4]; (iii) ảnh hưởng của trạng thái 
spin của ion Fe3+: vì trong trường mạnh ion Fe3+ 
tồn tại trạng thái spin thấp, còn trong trường 
yếu ion Fe3+ tồn tại ở trạng thái spin cao. Sự tồn 
tại của các trạng thái spin khác nhau của ion 
Fe3+ làm thay đổi độ dài liên kết kéo theo sự 
thay đổi của hằng số mạng. 
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 t
ư
ơ
n
g
 đ
ố
i 
(đ
.v
.t
.y
) 
20 40 60
X-RAY
*
(2
2
0
)
(2
0
8
)
(3
0
0
)
(0
1
8
)
(1
2
2
)
(1
1
6
)
(0
2
4
)
(2
0
2
)
(0
0
6
)
(1
1
0
)(1
0
4
)
(0
1
2
)
Bi
1-x
Sm
x
FeO
3
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
*
* Bi
2
Fe
4
O
9
 & Bi
25
FeO
40
Góc 2θ (độ) 
Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của Bi1-xSmxFeO3 (với x = 0,00 ÷ 0,20) 
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
0.5562
0.5568
0.5574
0.5580
1.384
1.386
1.388
1.390
1.392
Nồng độ Sm thay thế 
H
ằ
n
g
 s
ố
 a
 (
n
m
) H
ằ
n
g
 số
 c
 (n
m
) 
Hình 2. Hằng số mạng thay đổi theo nồng độ thay thế 
 91 
Báo cáo của Gao và các đồng nghiệp [5] 
cho thấy hạt nano BiFeO3 có bề rộng vùng cấm 
quang khoảng 2,5 eV. Phổ hấp thụ của 
Bi1-xSmxFeO3 được chỉ ra trên hình 3a. Các báo 
cáo trước đây [1, 6] đã chỉ ra rằng tính chất điện 
của vật liệu BiFeO3 phụ thuộc mạnh vào các 
điện tử lớp ngoài của ion O2- (2p6), ion Bi3+ 
(6s2 6p0) và ion Fe3+ (3d5). Điện tử từ trạng thái 
2p của ôxy có thể chuyển mức thẳng lên mức 
6s, 6p của Bi3+ hoặc lên mức 3d của Fe3+ và độ 
hấp thụ α ~ gE . Bề rộng vùng cấm của 
vật liệu được tính toán từ phổ hấp thụ, thay đổi 
theo nồng độ thay thế như được chỉ ra trên hình 
3b. Giá trị bề rộng vùng cấm vào khoảng 2,5 eV 
khi x = 0 và giảm xuống 2,42eV khi nồng độ 
Sm3+ thay thế tăng lên 0,20. Nguyên nhân thay 
đổi này là do sự thế Sm3+ (4f5) cho Bi3+ (6s26p0) 
làm cho cấu trúc vùng năng lượng của 
Bi1-xSmxFeO3 thay đổi. Ngoài ra, bề rộng dải 
cấm giảm có thể còn liên quan với các tâm tạp 
chất.
 C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 t
ư
ơ
n
g
 đ
ố
i 
(đ
.v
.t
.y
) 
500 600
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Bi
1-x
Sm
x
FeO
3
x=0,20
x=0,00
Bước sóng (nm) 
(a) 
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
2.44
2.48
2.52
Nồng độ Sm thay thế 
E
g
 (
eV
) 
(b) 
Hình 3. (a) Phổ hấp thụ của Bi1-xSmxFeO3 ( x = 0,00 ÷ 0,20); (b) bề rộng vùng cấm thay đổi theo 
nồng độ thay thế 
Phổ tán xạ Raman của hệ Bi1-xSmxFeO3 ở 
các nhiệt độ khác nhau được chỉ ra trên hình 4. 
Các nghiên cứu trước đây cho thấy vật liệu 
BiFeO3 thuộc nhóm đối xứng không gian 
R3c  6v3C có 13 mode tích cực Raman là 
4A1 + 9E. Phần lớn các báo cáo trước đây đều 
nghiên cứu ở vùng số sóng thấp hơn 700 cm-1 
và ở nhiệt độ cao. Kết quả nghiên cứu của 
chúng tôi trong vùng số sóng thấp cũng cho kết 
quả tương tự với kết quả của các tác giả trước 
[7, 8]. Cụ thể là các mode xuất hiện ở các vị trí 
tương ứng với các số sóng 238 A1(LO), 275 
E(TO), 312 E(TO), 355 E(TO), 377 E(TO), 443 
E(TO), 477A1(LO4), 531 E(TO8), 615 E(TO9). 
Tương tự như vậy, đối với vùng số sóng cao 
(> 700 cm-1) chủ yếu là do đóng góp của hai 
phonon, đó là các mode 834 E(TO), 1096 
2A(LO4), 1155 2E(TO8) và 1267cm-1 2E(TO9) 
[8]. Trong đó, mode 2A(LO4) liên quan với liên 
kết Bi - O; còn các mode 2E(TO8) và 2E(TO9) 
liên quan với liên kết Fe - O1 và Fe - O2 [8, 9]. 
Khảo sát đỉnh lân cận số sóng 1267 cm-1 ở cùng 
nhiệt độ cho thấy vị trí đỉnh dịch chuyển về 
phía số sóng thấp khi nồng độ thay thế tăng. 
Nguyên nhân là do Sm3+ thay thế vị trí Bi3+ đã 
làm thay đổi độ dài liên kết Fe - O, kết quả này 
cũng phù hợp với kết quả đo nhiễu xạ tia X đã 
đề cập ở trên. Phổ tán xạ Raman ở nhiệt độ 
13 K được chỉ ra trên hình 4f cho thấy, trong 
vùng số sóng 200 ÷ 600 cm-1 phổ tán xạ có sự 
thay đổi mạnh các đỉnh phổ, cụ thể là có sự 
giảm về số lượng đỉnh khi nồng độ thay thế 
tăng lên. Nguyên nhân của sự thay đổi này có 
thể là do trong vật liệu còn tồn tại một pha lạ, 
có sự mất trật tự và cũng không loại trừ có tồn 
tại một chuyển pha cấu trúc nào đó, cần được 
tiếp tục nghiên cứu sâu hơn để khẳng định. 
 91 
300 600 900 1200 1500
a) x = 0,00
A
4
E
8 E9
2A
4
2E
8
280 K
230 K
180 K
130 K
80 K
30 K
13 K
2E
9
300 600 900 1200 1500
d) x = 0,15
280 K
230 K
180 K
130 K
80 K
30 K
13 K
300 600 900 1200 1500
b) x = 0,05
280 K
230 K
180 K
130 K
80 K
30 K
13 K
300 600 900 1200 1500
e) x = 0,20
280 K
230 K
180 K
130 K
80 K
30 K
13 K
300 600 900 1200 1500
c) x = 0,10
280 K
230 K
180 K
130 K
80 K
30 K
13 K
300 600 900 1200 1500
f) T = 13 K
 x=0,20
x=0,15
x=0,10
x=0,05
x=0,00
Số sóng (cm-1) Số sóng (cm-1) 
Hình 4. Phổ tán xạ Raman ở các nhiệt độ khác nhau của Bi1-xSmxFeO3 với a) x = 0,00; b) x = 0,05; 
c) x = 0,10; d) x = 0,15; e) x = 0,20 và f) phổ tán xạ Raman thay đổi theo nồng độ thay thế 
 ở nhiệt độ 13 K 
Hình 5 biểu diễn đường cong từ hóa M(H) 
của vật liệu Bi1-xSmxFeO3. Kết quả thể hiện rõ 
ràng tính chất sắt từ ở các mẫu khi đo ở nhiệt độ 
phòng. Tuy vậy, các mẫu có nồng độ thay thế 
x ≤ 0,10 không có hiện tượng từ trễ; đối với các 
mẫu có nồng độ thay thế x > 0,10 đường cong 
từ hóa có hiện tượng trễ, chứng tỏ vật liệu thể 
hiện đặc trưng của sắt từ. Điều này cho ta thấy 
việc pha tạp ion kim loại thuộc nhóm đất hiếm 
Sm3+(4f5) vào BiFeO3 đã làm cải thiện tính chất 
sắt từ của vật liệu này. Chúng tôi đã xác định 
được giá trị các đặc trưng từ (Hc, Mr, Ms) của 
mẫu x =0,15 và x =0,20 và trình bày trên bảng 1 
Bảng 1: Giá trị HC, Mr, Ms của các mẫu x =0,15 
và x = 0,20 
x 
Hc 
(Oe) 
Mr 
(emu/g) 
Ms 
(emu/g) 
HC.Mr 
0,15 625 0,066 0,38 41,27 
0,20 195 0,092 1,21 17,94 
 91 
-10.0k -5.0k 0.0 5.0k 10.0k
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
M
(e
m
u
/g
)
H(Oe)
0.10
0.05
0.00
0.15
0.20
Hình 5. Đường cong M(H) của Bi1-xSmxFeO3 
ở nhiệt độ phòng 
Kết quả trên cho thấy khi x ≥ 0,15 vật liệu 
thể hiện tính từ mềm. Nguồn gốc sắt từ của vật 
liệu có thể do các nguyên nhân sau: (i) đóng 
góp chủ yếu vào tính sắt từ của vật liệu là do sự 
sắp xếp của các điện tử của Fe3+(t 32g e
2
g ) và 
Sm3+(4f5). Theo lý thuyết đóng góp momen từ 
nguyên tử của Fe3+ là 5μB và Sm3+ là 2,5μB. 
Hơn nữa, khi Sm3+ thay thế cho Bi3+ sẽ để lại 
các vị trí khuyết Bi3+, vì vậy làm cho Ms và Mr 
tăng theo nồng độ thay thế; (ii) sự dao động của 
cation Fe3+ lệch khỏi tâm của bát diện FeO6 dẫn 
đến sự méo mạng tinh thể. Kết quả làm thay đổi 
trật tự của hệ vật liệu [10]; (iii) do tương tác 
siêu trao đổi giữa các ion từ tính Fe3+ thông qua 
sự phủ nhau của các hàm sóng điện tử của ion 
không từ tính O2-. 
Khi liên hệ với kết quả tán xạ Raman ở 
nhiệt độ thấp, ta thấy có sự phù hợp với dự đoán 
trước đó. Tức là, khi x ≥ 0,15 trong vật liệu tồn 
tại một pha lạ. 
Trên hình 6 biểu diễn phổ trở kháng ở nhiệt 
độ phòng của vật liệu Bi1-xSmxFeO3 trong vùng 
tần số thấp từ 10 Hz đến 5 MHz. Phân tích phổ 
trở kháng cho thấy trong vùng tần số này trở 
kháng có sự đóng góp của nội hạt và biên hạt. 
Đóng góp của biên hạt tăng, nội hạt giảm khi 
nồng độ thay thế tăng [11, 12]. Khi quan sát 
tính trở kháng của các mẫu ở cùng tần số, trở 
kháng thay đổi theo cùng quy luật khi nồng độ 
tăng, có sự thay đổi mạnh ở nồng độ x ≥ 0,15 
đặc biệt ở vùng tần số thấp. Kết quả được chỉ ra 
trên hình 7. 
0.00 250.00M 500.00M 750.00M
0.00
75.00M
150.00M
225.00M
300.00M
x=0,10
x=0,15
BSFO
-Z
''(

)
Z'(
x=0,20
x=0,05
x=0,00
(a)
0.00 15.00M 30.00M 45.00M
0.0
5.0M
10.0M
15.0M
20.0M
 BSFO
X=0,00
- 
Z
"(

)
Z'()
(b)
Đường làm khớp 
Đường thực nghiệm 
0.0 8.0M 16.0M 24.0M 32.0M
0.0
4.0M
8.0M
12.0M
 BSFO
x=0,05
- 
Z
"(

)
Z'()
(c)
0.0 20.0M 40.0M 60.0M
0.0
5.0M
10.0M
15.0M
20.0M
BSFO
x=0,10
- 
Z
"(

)
Z'()
(d)
0 100M 200M 300M
0.0
40.0M
80.0M
120.0M
 BSFO
x=0,15
- 
Z
"(

)
Z'()
(e)
0.00 220.00M 440.00M 660.00M
0.00
75.00M
150.00M
225.00M
 BSFO
x=0,20
- 
Z
"(


Z'()
(f)
Hình 3.12: Phổ tổng trở của mẫu Bi1-xSmxFeO3. 
Hình 6. Phổ trở kháng của mẫu Bi1-xSmxFeO3 
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
0.0
40.0M
80.0M
120.0M
10kHz
400Hz
102Hz
31Hz
Z
(

21Hz
Hình 7. Trở kháng của Bi1-xSmxFeO3 thay đổi 
theo nồng độ thay thế ở các tần số khác nhau 
Như vậy, bằng việc thay thế một phần Bi3+ 
trong vật liệu BiFeO3 bởi ion Sm3+ ở nồng độ 
≥ 0,15 có thể cải thiện tính chất từ đồng thời 
vẫn đảm bảo tính chất điện môi của vật liệu. 
Như đã xét trong phổ hấp thụ khi nồng độ thay 
thế tăng bề rộng dải cấm giảm. Thêm nữa dự 
đoán về tồn tại pha lạ khi nghiên cứu tán xạ 
Raman ở nhiệt độ thấp. Ở đây tính sắt từ của hệ 
vật liệu tăng khi nồng độ thay thế tăng. Kết quả 
này cho thấy có sự phù hợp với kết quả đo phổ 
hấp thụ và phổ tán xạ Raman. 
 91 
4. Kết luận 
Bằng phương pháp phản ứng trong pha rắn 
chúng tôi đã chế tạo được gốm đa pha 
Bi1-xSmxFeO3 (x = 0,00 ÷ 0,20). Phân tích nhiễu 
tia X đã cho thấy hằng số mạng của hệ vật liệu 
giảm khi nồng độ thay thế tăng. Phổ hấp thụ và 
phổ tán xạ Raman đã được khảo sát theo nồng 
độ thay thế, kết quả cho thấy ở nhiệt độ phòng 
Bi1-xSmxFeO3 có cấu trúc tinh thể thuộc nhóm 
không gian R3C. Bề rộng vùng cấm giảm khi 
nồng độ thay thế tăng. Sự thay đổi này dẫn tới 
sự thay đổi tính chất từ của vật liệu. Dựa vào 
kết quả đo tính chất từ chúng tôi cho rằng ở 
nồng độ thay thế x ≥ 0,15 có thể cải thiện được 
tính chất từ của hệ vật liệu. Trở kháng của vật 
liệu có sự đóng góp của nội hạt, biên hạt và phụ 
thuộc mạnh vào vùng tần số, đặc biệt ở tần số 
thấp. Dựa theo các kết quả thu được ở trên, 
chúng tôi dự đoán tồn tại một pha lạ khi nồng 
độ thay thế x ≥ 0,15, tuy nhiên vấn đề này cần 
tiếp tục được nghiên cứu. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. P. Ravindran et.al, Physical Review B 74, 
(2006) 224412. 
[2]. K.S. Nalwa et.al, Materials Letters 62, 
(2008) 878 – 881. 
[3]. Ja. Dhahri et.al, Journal of Solid State 
Chemistry 181, (2008) 802-811. 
[4]. P.rovillain et.al, Journal of Magnetism and 
Magnetic Materials 11, (2009)1699-1701. 
[5]. F. Gao et.al, Applied Physics Letters 89, 
(2006) 102506. 
[6]. Jie Wei et.al, Journal of Alloys and 
Compounds 453, (2008) 20 – 23. 
[7]. H. Fukumuraa et.al, Journal of Magnetism 
and Magnetic Materials 310, (2007) 367– 369. 
[8]. M. Krishnamurthi et.al, Department of 
Materials Science and Engineering and 
Materials Research Institute, Pennsylvania State 
University, University Park, Pennsylvania 
16802. 
[9]. Mariola O et.al, Applied Physics Letters 92, 
(2008) 022511 – 022513. 
[10]. Weimin zhu, Doctor of philosophy in the 
department of chemistry Shanghai university, 
(2001) 153-178. 
[11]. Jin-Ha Hwang et.al, Applied Physics 
Letters 18, 2621 (2000). 
[12]. Y.K. Vayunandana Reddy et.al, Materials 
sience and Engineering B 130, (2006) 237-245. 
SUMMARY 
Study the effect of rare earths Sm over physical Bi1-xSmxFeO3 of materials 
Dao Viet Thang, Du Thi xuan Thao, University of Mining and Geology 
Multiferroic Bi1−xSmxFeO3 (x=0.00, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2) ceramics were prepared by 
conventional solid state reaction method. X-ray diffraction measurement was carried out to 
characterize the crystal structure and to detect the impurities existing in these ceramics. The 
substitution of rare earth Sm for Bi was found to decrease the impurity phase in BiFeO3 ceramics. 
There is strong evidence that both lattice constants a and c of the unit cell become smaller as the 
Sm3+ content is increased. The effect of introducing Sm3+ is shown to decrease the optical band gap 
for doped sample Bi1−xSmxFeO3. Additionally, the temperature-dependent Raman measurement 
performed for the lattice dynamics study of Bi1−xSmxFeO3 samples reveals a strong band centered at 
around 1000 - 1300 cm−1 which is associated with the resonant enhancement of two-phonon Raman 
scattering in the multiferroic Bi1−xSmxFeO3 samples. This two-phonon signal is shown to broaden 
with increasing x. Sm3+ doping has changed the impedance spectroscopy of BiFeO3. Magnetiztion 
measurements at room temperature show a significant effect of Sm3+ on the magnetic properties of 
Bi1−xSmxFeO3 samples. The origin of weak ferromagnetism was discussed in this report. 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_anh_huong_cua_dat_hiem_sm_len_tinh_chat_vat_ly_cu.pdf
Ebook liên quan