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