Ảnh hưởng của sự thay thế Fe cho Ti lên cấu trúc và tính chất điện từ của BaTiO3

Nguyễn Văn Đăng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 78(02): 39 - 44 39 ẢNH HƢỞNG CỦA SỰ THAY THẾ Fe CHO Ti LÊN CẤU TRÖC VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CỦA BaTiO3 Nguyễn Văn Đăng1*, Nguyễn Khắc Hùng1, Ngô Thị Lan1, Vũ Đình Lãm2 và Lê Văn Hồng2 1Trường Đại học Khoa học, ĐH Thái Nguyên 2Viện Khoa học vật liệu, Viện KH&CN Việt Nam TÓM TẮT Hệ vật liệu BaTi1-xFexO3 (x = 0,0 ÷ 0,03) đã đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn. Mặc dù Fe đƣợc thay thế một phần rất nhỏ cho Ti trong cấu trúc BaTiO3 nhƣng đã ảnh hƣởng mạnh lên cấu trúc tinh thể, phổ tán xạ Raman và các tính chất điện, từ của hợp chất này. Kết quả cho thấy cấu trúc tinh thể của hệ chuyển từ tứ giác sang lục giác ngay ở nhiệt độ phòng. Phổ tán xạ Raman của hệ thay đổi và xuất hiện một đỉnh mới gần 640 cm-1 khi hàm lƣợng Fe thay thế khoảng 2% cho Ti. Hàm lƣợng Fe3+ tăng làm cho bề rộng dải cấm giảm còn độ dẫn và từ tính của hệ tăng. Mối liên hệ giữa cấu trúc, tính chất quang, điện và từ cũng đƣợc thảo luận trong báo cáo này. Từ khoá: BaTi1-xFexO3, sắt điện, sắt từ, nhiễu xạ tia X, phổ Raman, phổ hấp thụ, multiferroic MỞ ĐẦU Với cấu trúc perovskite đặc trƣng (ABO3), vật liệu BaTiO3 chứa đựng nhiều tính chất lý thú về tính sắt điện (điện môi, áp điện...) và đã đƣợc đƣa vào ứng dụng trong một số thiết bị của nhiều ngành kỹ thuật [1-3,10]. Gần đây, có nhiều công trình nghiên cứu xét tới việc pha tạp các nguyên tố vào vị trí của Ba hoặc Ti, làm cho tính chất của vật liệu đa dạng và thú vị hơn rất nhiều. Khi pha tạp các nguyên tố có từ tính nhƣ Fe, Mn, Nivào vị trí của Ti khi đó trong vật liệu đồng tồn tại hai phân cực điện và phân cực từ, nghĩa là vật liệu đồng biểu hiện cả tính chất sắt từ và sắt điện [3,11,12]. Đây là một hƣớng nghiên cứu hiện thu hút sự chú ý của các nhà khoa học cả trong nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng trong các thiết bị hiện đại nhƣ: khả năng thu nhỏ linh kiện, tăng mật độ linh kiện, tăng tốc độ hoạt động và mở ra khả năng chế tạo các linh kiện tổ hợp nhiều chức năng trên cùng một chip. Trong báo cáo này, chúng tôi trình bày ảnh hƣởng của sự pha tạp Fe lên sự chuyển pha cấu trúc tinh thể và tính chất điện từ của vật liệu BaTiO3. THỰC NGHIỆM* Các mẫu gốm Ba(Ti1-xFex)O3 (0 ≤ x ≤ 0.03) đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp phản ứng pha * Email: nvdangsptn@yahoo.com rắn với nhiệt độ nung thiêu kết là 1300oC trong 5 giờ. Độ sạch pha và cấu trúc tinh thể của mẫu đƣợc kiểm tra bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X trên nhiễu xạ kế SIEMENS D5000. Các phép đo tán xạ Raman đƣợc thực hiện trên hệ Micro Raman LABRAM 1B với đầu thu CCD trong vùng 100 ÷ 1000 cm-1 ở nhiệt độ phòng. Tính chất quang đƣợc khảo sát thông qua phép đo phổ hấp thụ trong vùng bƣớc sóng từ 200 đến 1200 nm trên hệ Jasco 670 UV. Phần thực của hằng số điện môi đƣợc đo ở nhiệt độ phòng trong khoảng tần số từ 10 Hz đến 1.3 MHz trên hệ HP4192A. Đƣờng từ trễ đƣợc đo theo nguyên lý từ kế mẫu rung (VSM) trong từ trƣờng 1 Tesla trên hệ PPMS-6000 của hãng Quantum Design. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu đƣợc trình bày trên hình 1. Kết quả cho thấy các mẫu hoàn toàn sạch pha và có cấu trúc đa tinh thể. Với hàm lƣợng Fe thay thế x = 0.00 ÷ 0.01 vật liệu có cấu trúc tứ giác (tetragonal), còn các mẫu với x = 0.02 và 0.03 biểu hiện sự đồng tồn tại cả hai loại cấu trúc tứ giác và lục giác (hexagonal). Mẫu có x = 0.02 cấu trúc lục giác đã bắt đầu hình thành nhƣng chiếm tỷ lệ nhỏ, cấu trúc tứ giác vẫn chiếm tỷ lệ rất lớn. Sự chuyển cấu trúc của hệ đƣợc thể hiện rất rõ trên phổ nhiễu xạ tia X, các vạch nhiễu xạ chính của các mẫu với x = 0.00 ÷ 0.01 tại Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Văn Đăng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 78(02): 39 - 44 40 các vị trí góc 2 bằng 31.50; 38.80là các vạch đơn trong khi các vạch ở vị trí tƣơng ứng đối với các mẫu có x = 0.02 ÷ 0.03 lại là các vạch kép. Đồng thời tại x = 0.02 bắt đầu xuất hiện các vạch đặc trƣng của cấu trúc lục giác tại các vị trí góc 2 bằng 26.20; 41.20; 49.1 0 Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Ba(Ti1-xFex)O3 (0 ≤ x ≤ 0.03) Quan sát trên giản đồ nhiễu xạ tia X còn cho thấy khi nồng độ Fe tăng các đỉnh phổ có xu hƣớng dịch chuyển về phía góc 2 nhỏ, nghĩa là có sự tăng kích thƣớc ô cơ sở. Điều đó chứng tỏ việc pha tạp Fe đã vào trong mạng tinh thể. Để đánh giá một cách định lƣợng hơn sự chuyển pha cấu trúc từ tứ giác sang lục giác của vật liệu chúng tôi sử dụng chƣơng trình profile phân tích tỷ lệ diện tích vạch nhiễu xạ trong vùng góc 2 thay đổi từ 26 ÷ 35 0 và thu đƣợc kết quả nhƣ trên bảng 1. Bảng 1. Tỷ lệ giữa hai pha cấu trúc trong vật liệu khi nồng độ pha tạp Fe tăng x 0.00 0.005 0.01 0.02 0.03 Tứ giác (%) 100 100 100 96.16 76.59 Lục giác (%) 0 0 0 3.84 23.41 Hình 2 là phổ tán xạ Raman của tất cả các mẫu. Khi x = 0 và pha tạp với nồng độ rất nhỏ, mẫu có các vạch mạnh đặc trƣng của cấu trúc tứ giác ở vị trí 180 (peak 1), 260 (peak 2), 305 (peak 3), 519 (peak 4) và 716 cm -1 (peak 6). Kết quả này trùng với các công bố [1,5-8,10,12,], ở đó nguyên nhân của các mode dao động đã đƣợc giải thích chi tiết. Cụ thể là: Peak 1: ở khoảng 180 cm-1 [E(TO), E(LO)]. Peak 2: ở khoảng 260 cm-1 [A1(TO)], mode này do dao động của bát diện oxy [17] nên nó rất nhạy với ứng suất trong mẫu, khi ứng suất tăng thì cƣờng độ đỉnh này giảm mạnh [18]. Peak 3: ở khoảng 305 cm-1 [B1, E(TO3+LO3)]. Peak 4: ở khoảng 519 cm-1 [E(TO4), A1(TO4)], đây là một đỉnh có cƣờng độ mạnh và rộng (mode E(TO4) đƣợc coi là mode giãn do sự thay đổi chiều dài liên kết Ti-O). Peak 6: ở khoảng 719 cm-1(E(LO4), A1(LO4)). Hình 2. Phổ tán xạ Raman của của các mẫu Ba(Ti1-xFex)O3 (0 ≤ x ≤ 0.03) Tuy nhiên khi pha tạp Fe với x = 0.01 trở đi các đỉnh phổ đặc trƣng của cấu trúc tứ giác yếu đi và xuất hiện sự mở rộng vạch phổ. Đồng thời với sự suy giảm cƣờng độ của các đỉnh trên là sự xuất hiện thêm vạch tán xạ ở gần vị trí 640 cm-1 (peak 5). Nguyên nhân xuất hiện vạch tán xạ tại 640 cm-1 cũng đã đƣợc một số tác giả đề cập tới nhƣng chƣa thống nhất [1,7]. Theo Qin-yu Hea và cộng sự, khi tổng hợp BaTiO3 từ hỗn hợp BaO - TiO2 với nhiệt độ thiêu kết dƣới 1050°C, hệ tồn tại hợp thức Ba4TiO13O30 và trên phổ Raman xuất hiện vạch gần 644 cm-1. Do đó vạch gần 640 cm-1 đƣợc cho là đóng góp của Ba4TiO13O30. Tuy nhiên, theo các tác giả [12,7] thì đỉnh gần 640 cm-1 là vạch đặc trƣng của BaTiO3 có cấu trúc lục giác và là mode E(LO). Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X của 24 32 40 48 56 64 72 0.0 0.005 0.01 0.02 0.03 40 42 44 46 48 50 0.0 0.005 0.01 0.02 0.03 Góc 2 C ƣ ờ ng đ ộ (đ .v .t .y ) ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼: Hexagonal C ƣ ờ n g đ ộ ( đ .v .t .y ) Số sóng (cm-1) 200 400 600 800 1000 0.0 0.005 0.01 0.03 0.02 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Văn Đăng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 78(02): 39 - 44 41 chúng tôi cho thấy các mẫu hoàn toàn sạch pha, do đó vạch gần 640 cm-1 theo chúng tôi chính là đỉnh đặc trƣng cho cấu trúc lục giác. Việc xuất hiện đỉnh tán xạ gần 640 cm- 1[E(LO)] có thể là do tán xạ mạnh từ pha lục giác ở nhiệt độ cao của BaTiO3. Đây là một điểm lạ vì pha lục giác của BaTiO3 thƣờng chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao rất cao (trên 1600 0C). Tuy nhiên sự tồn tại của pha lục giác trong hệ mẫu đã đƣợc khẳng định trên cơ sở giản đồ nhiễu xạ tia X. Kết quả thu đƣợc trên phổ tán xạ Raman một lần nữa củng cố thêm kết luận từ giản đồ nhiễu xạ tia X đã thu đƣợc. Để thu đƣợc các kết quả định lƣợng hơn, chúng tôi đã tiến hành phân tích từng đỉnh phổ Raman một cách chi tiết. Đối với từng phổ Raman, chúng tôi sử dụng phần mềm để tách riêng từng đỉnh, từ đó thu đƣợc: vị trí, bán độ rộng và cƣờng độ tích phân của từng đỉnh phổ. Hình 3 minh họa phép tách đỉnh từ một đỉnh phổ. Trƣớc hết số liệu đƣợc làm khớp theo phƣơng pháp làm khớp nhiều đỉnh phổ. Hàm đƣợc sử dụng để làm khớp là hàm Lorentz có dạng nhƣ sau: Trong đó: A: cƣờng độ tích phân của đỉnh. w: độ rộng ở nửa cực đại của đỉnh xc: vị trí đỉnh. yo: cƣờng độ phổ nền. Kết quả cho thấy vị trí của đỉnh 3 ở khoảng 300 cm -1 [B1, E(TO3+LO3)] hầu nhƣ không thay đổi. Trong khi các đỉnh 4, 5, 6 đều có xu hƣớng dịch về vectơ sóng nhỏ hơn khi tăng nồng độ pha tạp. Sự dịch đỉnh này có thể giải thích là do khi Fe đƣợc đƣa vào mạng tinh thể của BaTiO3 để thay thế cho Ti, nó sẽ làm giãn mạng vì bán kính của ion Fe3+ (0.7 Å) lớn hơn so với bán kính của ion Ti4+ (0.6 Å). Càng tăng nồng độ pha tạp sẽ càng làm cho mạng bị giãn và các đỉnh Raman sẽ dịch dần về phía số sóng nhỏ hơn [16]. Hình 3. Tỷ lệ cƣờng độ giữa hai đỉnh tán xạ ở vị trí gần 519 cm-1 và 640 cm-1 Nếu ta xét đỉnh 4 tƣơng ứng mode E(TO4), A1(TO4) ở khoảng 519 cm -1 và đỉnh 5 tƣơng ứng mode E(LO) ở khoảng 640 cm-1 đây là 2 đỉnh có cƣờng độ mạnh nhất và đặc trƣng cho 2 pha tứ giác và lục giác. Trên hình 3 là đồ thị cƣờng độ tỉ đối của 2 mode này. Cƣờng độ tỉ đối giảm khi tăng nồng độ pha tạp, điều này đồng nghĩa với tỉ lệ pha tứ giác trong mẫu đã giảm so với pha lục giác. Ta có thể thấy rõ điều này từ sự biến đổi của phổ Raman theo nồng độ pha tạp. Khi tăng nồng độ pha tạp, các đỉnh đặc trƣng cho pha tứ giác giảm cƣờng độ trong khi các đỉnh đặc trƣng cho pha lục giác có cƣờng độ tăng dần. Đặc biệt với nồng độ pha tạp nhỏ (x = 0.005  0.02), cƣờng độ tỉ đối giảm mạnh, tỉ phần cấu trúc tứ giác trong mẫu giảm mạnh, thay thế bằng cấu trúc lục giác. Khi nồng độ pha tạp nằm trong khoảng 0.02 ≤ x ≤ 0.03, cƣờng độ tỉ đối thay đổi ít cho thấy tỉ phần pha tứ giác/pha lục giác trong mẫu thay đổi không đáng kể. Theo kết quả phân tích từ phổ nhiễu xạ tia X thì cấu trúc tứ giác giảm mạnh khi 0.02 ≤ x ≤ 0.03 nhƣng phân tích từ phổ raman cho thấy pha tứ giác giảm mạnh khi nồng độ pha tạp rất nhỏ x = 0.005  0.02, hai kết quả này là hoàn toàn phù hợp với nhau vì phép phân tích raman có sai số đến 5% trong khi phép phân tích từ giản đồ nhiễu xạ tia X sai số có thể lớn hơn. 22 0 0 )(4 2 wxx wA yy    C ƣ ờ n g đ ộ tỷ đ ố i (p ea k 4 /p ea k 5 ) Nồng độ pha tạp (x) 0 1 2 3 4 5 6 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Văn Đăng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 78(02): 39 - 44 42 Hình 4 trình bày kết quả đo phần thực của hằng số điện môi ở nhiệt độ phòng trong khoảng tần số từ 10 Hz đến 13 MHz ở trạng thái mẫu chƣa phân cực. Ở vùng tần số thấp (dƣới 500 KHz) hằng số điện môi của tất cả các mẫu đều giảm dần khi tần số tăng. Vùng tần số cao (trên 1000 KHz), các mẫu có x = 0.00 ÷ 0.02 có hiện tƣợng cộng hƣởng điện môi ở trong khoảng tần số từ 600 đến 1000 KHz. Khi nồng độ pha tạp Fe tăng thì hằng số điện môi của vật liệu giảm và tính dẫn của vật liệu tăng. Khi nồng độ pha tạp tăng vùng cộng hƣởng có vẻ sẽ xảy ra ở vùng tần số cao. Hình 4. Phần thực của hằng số điện môi phụ thuộc vào tần số và nồng độ pha tạp Fe Phổ hấp thụ của các mẫu đƣợc chỉ ra trên hình 5. Kết quả cho thấy bờ hấp thụ dịch về phía sóng dài và vùng hấp thụ mở rộng khi tăng nồng độ Fe. Kết quả tính toán cho thấy bề rộng dải cấm của mẫu khi chƣa pha tạp Fe (x = 0,0) là 3,23 eV. Bờ hấp thụ của mẫu BaTiO3 thu đƣợc ứng với sự dịch chuyển giữa trạng thái 2p của oxy và trạng thái 3d của titan [14,15]. Bờ hấp thụ dịch về phía sóng dài thì độ rộng vùng cấm giảm. Sự giảm bề rộng dải cấm có thể là do có sự xuất hiện các mức tạp chất trong dải cấm của BaTiO3. Fe đóng vai trò nhƣ tạp chất đono và tạo nên mức năng lƣợng tạp chất làm cho bề rộng dải cấm giảm. Điều này một lần nữa khẳng định sự pha tạp Fe đã vào mạng tinh thể. Còn sự mở rộng vùng hấp thụ có thể là do những hấp thụ nội trong các nguyên tử tạp chất. Hình 5. Phổ hấp thụ của hệ mẫu Với mục đích kiểm tra sự đồng tồn tại của pha sắt từ cùng pha sắt điện, đƣờng từ trễ của các mẫu đƣợc đo trong từ trƣờng 1 Tesla ở nhiệt độ phòng. Kết quả cho thấy trong vùng từ trƣờng thấp (dƣới 1000 Oe) tất cả các mẫu đều thể hiện tính sắt từ. Khi H > 1000 Oe mẫu có x = 0.0 thể hiện tính nghịch từ, các mẫu pha tạp thể hiện tính thuận từ (hình 4). Theo một số tài liệu [13] vật liệu khối BaTiO3 thể hiện tính nghịch từ ở nhiệt độ phòng. Ở đây, kết quả đo từ cho thấy mẫu BaTiO3 vừa tồn tại tính nghịch từ và sắt từ. Chúng tôi cho rằng nguồn gốc từ tính xuất hiện trong BaTiO3 là do sự khuyết thiếu oxy trong mẫu. Về hoá trị của sắt trong các mẫu pha tạp là bao nhiêu, hiện vẫn còn nhiều tranh cãi nên đóng góp vào từ tính của vật liệu có thể có nhiều nguyên nhân. Nhƣ trên đã nói, sự xuất hiện các nút khuyết oxy ảnh hƣởng lên tính chất, đặc biệt là tính chất từ của vật liệu. Hình nhỏ của hình 4 là đƣờng từ trễ của mẫu có x= 0.0 và 0.005 cho thấy đƣờng từ trễ của mẫu x = 0.0 là tổng hợp của hai pha sắt từ và nghịch từ. Kết quả cho thấy, dù pha tạp Fe với một lƣợng vô cùng bé (0.5%) nhƣng tính sắt từ tăng mạnh chứng tỏ nguồn gốc từ tính xuất hiện trong mẫu phần lớn là do sự khuyết thiếu oxy trong mẫu. Vì nếu coi nguồn gốc từ tính của các mẫu có chứa Fe3+ là do tƣơng tác siêu 200 400 600 800 1000 1200 x = 0.00 x = 0.005 x = 0.01 x = 0.02 x = 0.03 Đ ộ h ấ p t h ụ ( đ .v .t .y ) Bƣớc sóng (nm) 0 4000 8000 1.2 10 4 1.6 10 4 2 10 4 2.4 10 4 0 2000 4000 6000 8000 1 10 4 1.2 10 4 x = 0.0 x = 0.005 x = 0.01 x = 0.02 x = 0.03 ' f (KHz) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Văn Đăng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 78(02): 39 - 44 43 trao đổi giữa các ion từ tính Fe3+ thông qua sự phủ nhau với hàm sóng điện tử của ion không từ tính O2- thì với hàm lƣợng Fe thay thế nhỏ nhƣ vậy chƣa thể đóng góp đáng kêt vào tính sắt từ của mẫu. Mặt khác, khi thay thế Fe cho Ti do sự khác nhau giữa trạng thái hoá trị giữa Fe và Ti nên để cân bằng về hóa trị, trong mẫu phải xuất hiện sự khuyết thiếu oxy. Hình 6. Đƣờng từ trễ của của các mẫu đo ở nhiệt độ phòng Chúng tôi đã chế tạo đƣợc hệ mẫu Ba(Ti1- xFex)O3 (0 ≤ x ≤ 0.03) hoàn toàn sạch pha bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn. Ion Fe3+ đã thế vào vị trí Ti4+ và làm cho vật liệu chuyển pha cấu trúc từ tứ giác sang lục giác ở ngay nhiệt độ phòng. Vạch tán xạ Raman gần 640 cm -1 chính là đỉnh đặc trƣng cho cấu trúc lục giác của vật liệu. Kết quả phổ hấp thụ cho thấy Fe3+ đóng vai trò nhƣ tạp chất đono làm giảm bề rộng dải cấm, giảm hằng số điện môi, tăng độ dẫn của vật liệu. Phép đo đƣờng cong từ hoá cho thấy vật đồng tồn tại hai pha sắt điện và sắt từ ở nhiệt độ phòng. Nguyên nhân gây ra từ tính trong vật liệu có thể liên quan tới sự xuất hiện các nút khuyết oxy trong vật liệu. Lời cảm ơn. Công trình này đƣợc thực hiện với sự hỗ trợ về kinh phí của đề tài cấp Bộ mã số B2010-TN06-02. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Qin-yu Hea, Xin-gui Tang, J.X. Zhang and Ming-mei Wu, NanoStructured Materials 11, 287(1999). [2]. R. Maier, J.L. Cohn, J.J. Neumeier, L.A. Bendersky, Appl. Phys. Lett. 78, 2536 (2001). [3]. T. A. Vanderah, J. M. Loezos, and R. S. Roth, J. Solid State Chem. 121, 38 (1996). [4]. A. Pinczuk, W. T. Taylor, E. Burstein, and I. Lefkowitz, Solid State Commun. 5, 429 (1967) [5]. M. DiDomenico, Jr.S. H. Wemple, S. P. S. Porto, and R. P. Bauman, Phys. Rev. 174, 522 (1968). [6]. G. Burns and B.A. Scott, Solid State Commun. 9, 813 (1971). [7]. Y. Shiratori, C. Oithan, J. Dornseiffer and R. Waser, J. Raman Spectrosc. 38, 1288 (2007) [8]. Fangting Lin, Dongmei Jiang, Xueming Ma, Wangzhou Shi, J. Magn.Magn.Mater.320, 691 (2008). [9]. A. Rajamani, G. F. Dionne, D. Bono, and C. A. Ross, J. Appl. Phys. 98, 063907 (2005) [10]. E. Mashkina, C. McCammon and F. Seifertb, J. Solid State Chem. 177, 262 (2004). [11]. Ning Zhang, Jianjin Wei, J. Magn. Magn. Mater. 320, 2387 (2008). [12]. Z. Lazarevíc, N. Romčevíc, M. Vijatovíc, Proceedings of the Tenth Annual Conference of the Materials Research Society of Serbia, September 2008. [13]. T.Wolfram, R.Hurst and F.J.Morin, Phys. Rev. B 15, 1151 (1977). [14]. Garima Gupta, Tashi Nautiyal, and Sushil Auluck, Physical Review B 69, 052101 (2004). [15]. Manuel Cardona, Physical Review 140, 1133 (1965). [16]. N. K. Karan, R. S. Katiyar, T. Maiti, R. Guob and A. S. Bhallab, Journal of Raman Spectroscopy 40(4), 370 (2009). [17]. H. T. Evans; Acta. Crystal. 4, 377 (1951). [18]. H. Yamaguchi, H. Uwe, T. Sakudo, E. Sawaguchi, J. Phys. Soc. Japan 57 (1), 147 (1987). Hình 6. Đường từ trễ của của các mẫu đo ở nhiệt độ phòng -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 -1 10 4 -5000 0 5000 1 10 4 x = 0.00 x = 0.005 x = 0.01 x = 0.02 x = 0.03 M ( e m u /g ) H (Oe) -0.006 -0.004 -0.002 0 0.002 0.004 0.006 -1 104 -5000 0 5000 1 104 x = 0.00 x = 0.005 M ( e m u/ g ) H (Oe) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Văn Đăng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 78(02): 39 - 44 44 ABSTRACT STUDYING THE EFFECT OF SUBSTITUING TI’S ATOM FOR FE AND ELECTROMANAGTIC PROPERTIES OF BATIO3 Nguyen Van Dang 1* , Nguyen Khac Hung 1 , Ngo Thi Lan 1 , Vu Dinh Lam 2 and Le Van Hong 2 1College of Sciences - Thai Nguyen University 2Institute of Material Science - Vietnam Academy of Science and Technology Samples of multiferroic BaTi1-xFexO3 material (0.0 ≤ x ≤ 0.03) were synthesized by using the solid-state reaction method. The influence of Fe substitution for Ti on the crystalline structure and the magnetic property of BaTi1-xFexO3 samples were investigated. The obtained X-ray diffraction patterns showed that the structure of the material sensitively depends on Fe dopant content, x, and transforms gradually from the tetragonal phase to the hexagonal one with increasing x. All of the samples exhibit both ferroelectricity and ferromagnetism at room temperature. The substitution of Fe into Ti sites also changes the conductivity of the material and impurity (acceptor) levels in the band gap, which can be evident from the absorption spectra, electric impedancemeasured at room temperature. Keywords: BaTi1-xFexO3, XRD, Raman spectra, UV - visible spectra, magnetization, Multiferroics * Email: nvdangsptn@yahoo.com Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên