取向溫度為26.75°C。磁熱測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)溫度低于26.75°C時(shí)材料的磁性迅速降低。臨界溫度為26.75°C，在室溫附近，在日常工業(yè)生產(chǎn)和生活中較為常見，因此可以采用本實(shí)施例HoFe0.4Mn0.603多晶體材料制備相關(guān)電子器件。
[0025]實(shí)施例四:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，一種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料的HoFe0.6Mn0.403多晶體制備方法，采用Ηο203、Μη02和Fe203作為原料，按照Ho:Fe:Mn: 0的原子摩爾比例為1:0.6:0.4:3的原料配比，以固相反應(yīng)法合成HoFe0.6Mn0.403多晶材料。
[0026]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下一小塊，用X射線衍射驗(yàn)證所得樣品的單相性。
[0027]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下小塊，稱重，用綜合物性測(cè)量?jī)x(PPMS)測(cè)試磁性質(zhì)，并得到其自旋重取向溫度，測(cè)得其自旋重取向溫度為-10.15°C。磁熱測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)溫度低于-10.15°C時(shí)材料的磁性迅速降低。臨界溫度為-10.15°C，溫度較低，在日常工業(yè)生產(chǎn)和生活中較為常見，因此可以采用本實(shí)施例HoFe0.6Mn0.403多晶體材料制備相關(guān)電子器件。
[0028]實(shí)施例五:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，一種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料的HoFe0.7Mn0.303多晶體制備方法，采用Ηο203、Μη02和Fe203作為原料，按照Ho:Fe:Mn: 0的原子摩爾比例為1:0.7:0.3:3的原料配比，以固相反應(yīng)法合成HoFe0.7Mn0.303多晶材料。
[0029]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下一小塊，用X射線衍射驗(yàn)證所得樣品的單相性。
[0030]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下小塊，稱重，用綜合物性測(cè)量?jī)x(PPMS)測(cè)試磁性質(zhì)，并得到其自旋重取向溫度，測(cè)得其自旋重取向溫度為-55.15°C。磁熱測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)溫度低于-55.15°C時(shí)材料的磁性迅速降低。
[0031]實(shí)施例六:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，一種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料的HoFe0.8Mn0.203多晶體制備方法，采用Ηο203、Μη02和Fe203作為原料，按照Ho:Fe:Mn: 0的原子摩爾比例為1:0.8:0.2:3的原料配比，以固相反應(yīng)法合成HoFe0.8Mn0.203多晶材料。
[0032]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下一小塊，用X射線衍射驗(yàn)證所得樣品的單相性。
[0033]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下小塊，稱重，用綜合物性測(cè)量?jī)x(PPMS)測(cè)試磁性質(zhì)，并得到其自旋重取向溫度，測(cè)得其自旋重取向溫度為-138.15°C。磁熱測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)溫度低于-138.15°C時(shí)材料的磁性迅速降低。
[0034]實(shí)施例七:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，一種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料的HoFe0.95Mn0.Q503多晶體制備方法，采用Ηο203、Μη02和Fe203作為原料，按照Ho: Fe: Μη: 0的原子摩爾比例為1:0.95:0.05:3的原料配比，以固相反應(yīng)法合成!1(^().95111().()503多晶材料片；然后將設(shè)^().95111().05 03多晶材料片研磨成粉末，再塑形成直徑約7.5mm的棒狀，掛入光學(xué)浮區(qū)爐中，抽真空并通入氬氣，打開聚焦燈并調(diào)節(jié)燈泡功率進(jìn)行升溫，設(shè)定初始上下棒旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)功率達(dá)到特定值時(shí)，棒的頂端出現(xiàn)融化跡象，繼續(xù)升功率直到上下端剛剛?cè)诨癁橐后w，此時(shí)緩緩將上棒向下移動(dòng)，使上下棒對(duì)接在一體，此時(shí)即可開始晶體生長(zhǎng)。在生長(zhǎng)過(guò)程中，根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)燈泡功率、氬氣的流量以及生長(zhǎng)速度，這三者的平衡將使熔區(qū)維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，直到HoFe0.θδΜηο.Q5O3單晶生長(zhǎng)結(jié)束。在本實(shí)施例中，生長(zhǎng)結(jié)束后，將得到的單晶切下小塊，用X射線衍射驗(yàn)證所得樣品的單相性。
[0035]參見圖3和圖4，將本實(shí)施例制備的單晶材料切下小塊，稱重，用綜合物性測(cè)量?jī)x(PPMS)測(cè)試磁性質(zhì)，并得到其自旋重取向溫度。圖3為該樣品的磁熱曲線，反應(yīng)了材料的磁化強(qiáng)度與溫度的關(guān)系。根據(jù)圖3，測(cè)得其自旋重取向溫度為-173.40°C，比未摻雜Mn的HoFeO3單晶的自旋重取向溫度提高了 91°C。磁熱測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)溫度低于-173.40°C時(shí)材料的磁性迅速降低。進(jìn)一步做在相變附近的溫度區(qū)間內(nèi)反復(fù)升降溫的測(cè)試，可見在這個(gè)過(guò)程中磁化強(qiáng)度的變化趨勢(shì)幾乎每次都完全相同，具有很好的可重復(fù)性，本實(shí)施例生長(zhǎng)出了HoFe0.95Mn0.Q5O3單晶材料對(duì)應(yīng)的臨界溫度與相對(duì)應(yīng)的多晶材料相同，由于單晶具有強(qiáng)烈的各向異性和完美的晶體學(xué)特性，其應(yīng)用更有針對(duì)性，因此可作為磁溫敏器件材料。圖4為HoFeoiMn0.Q5O3單晶材料的磁化強(qiáng)度-時(shí)間和溫度-時(shí)間曲線，反映了當(dāng)溫度在_194°(3和_150°C之間反復(fù)變化時(shí)，其對(duì)應(yīng)的磁化強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)出非常規(guī)律的周期性，證明這種磁性溫敏材料可以反復(fù)升降溫而其磁化強(qiáng)度始終保持極好的可重復(fù)性。
[0036]對(duì)比例:
本對(duì)比例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于:
在本對(duì)比例中，一種磁性溫敏材料HoFeO3的多晶體制備方法，采用Ho2O3、Μη02和Fe2O3作為原料，按照Ho:Fe:O的原子摩爾比例為1: 1: 3的原料配比，以固相反應(yīng)法合成HoFe03多晶材料。
[0037]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下一小塊，用X射線衍射驗(yàn)證所得樣品的單相性。
[0038]將本實(shí)施例制備的多晶材料切下小塊，稱重，用綜合物性測(cè)量?jī)x(PPMS)測(cè)試磁性質(zhì)，并得到其自旋重取向溫度，測(cè)得其自旋重取向溫度為-213.15°C。磁熱測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)溫度低于-213.15°C時(shí)材料的磁性迅速降低。
[0039]綜上所述，參見圖1?4，由上述實(shí)施例和對(duì)比例可知:
磁性溫敏材料HoFeO3和作為HoFei—xMnx03(0<x < 0.6)系列多晶材料的HoFe0.95MnQ.Q5O3、HoFe0.βΜηο.2Ο3、HoFe0.7Μηο.3Ο3、HoFe0.6Mn0.4O3、HoFe0.55Mn0.45O3、HoFe0.sMn0.5Ο3和HoFeojMn0.603，其對(duì)應(yīng)的臨界溫度分別為:-213.15°C，-173.40°C，-138.15°C，_55.15°C，_10.15°C，29.17°C，27.85°C和26.75°C?？赏ㄟ^(guò)改變配比獲得磁轉(zhuǎn)變臨界溫度范圍在_213.15°C到29.17°C的不同材料，其磁轉(zhuǎn)變基于鈣鈦礦型稀土過(guò)渡金屬氧化物中存在的自旋重取向相變的原理，這種相變使得磁轉(zhuǎn)變速度比傳統(tǒng)的居里溫度附近發(fā)生磁轉(zhuǎn)變迅速得多，且在臨界溫度以上具有自發(fā)磁化，因此轉(zhuǎn)變前后無(wú)需外加磁場(chǎng)誘導(dǎo)，這些特性使得HoFe1-xMnx03(0<x < 0.6)材料優(yōu)于傳統(tǒng)的依賴于居里溫度附近磁轉(zhuǎn)變的磁敏溫度器件材料。
[0040]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料及其單晶和多晶的制備方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料，其特征在于:具有單晶或多晶的材料形式，化學(xué)式為HoFei— xMnxOs，其中R為稀土元素Ho ,0<x<0.6o2.根據(jù)權(quán)利要求1所述錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料，其特征在于:0.4< X < 0.6。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料，其特征在于:0.45 < X <0.6ο4.一種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料的多晶體制備方法，其特征在于:采用Rm0n、Μη02和Fe203作為原料，其中R為稀土元素Ho，RmOn為鈥鐵氧化物，按照Ho: Fe: Μη: 0的原子摩爾比例為1: (1-χ):χ:3的原料配比，以固相反應(yīng)法合成HoFei— χΜηχθ3多晶材料，其中m=2，n=3，0<x < 0.6ο5.—種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料的單晶體制備方法，其特征在于:首先采用Rm0n、Mn02和Fe203作為原料，其中R為稀土元素Ho，RmOn為鈥鐵氧化物，按照Ho: Fe: Μη: 0的原子摩爾比例為1: (1-x):x:3的原料配比，以固相反應(yīng)法合成HoFe1- χΜηχθ3多晶材料，其中m=2，11=3;然后再以!1(^1— χΜηχ03多晶材料為原料，采用光學(xué)浮區(qū)爐法生長(zhǎng)成HoFei— χΜηχ03單晶材料，其中0<x<0.6。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錳摻雜鈥鐵氧化物的磁性溫敏材料及其單晶和多晶的制備方法，由Ho2O3、MnO2和Fe2O3粉末以固相反應(yīng)法合成HoFe1-xMnxO3多晶材料，再由多晶材料用光學(xué)浮區(qū)爐法生長(zhǎng)成單晶材料。本發(fā)明磁性溫敏材料無(wú)須外加磁場(chǎng)輔助，磁轉(zhuǎn)變溫度敏感度高，磁轉(zhuǎn)變臨界溫度可調(diào)節(jié)且可達(dá)到室溫的材料，應(yīng)用于磁溫敏器件。本發(fā)明磁性溫敏材料可通過(guò)改變配比獲得磁轉(zhuǎn)變臨界溫度范圍在-213.15～29.17℃的不同材料，這種相變使得磁轉(zhuǎn)變速度比傳統(tǒng)的居里溫度附近發(fā)生磁轉(zhuǎn)變迅速得多，且在臨界溫度以上具有自發(fā)磁化，因此轉(zhuǎn)變前后無(wú)需外加磁場(chǎng)誘導(dǎo)，本發(fā)明材料優(yōu)于傳統(tǒng)的依賴于居里溫度附近磁轉(zhuǎn)變的磁敏溫度器件材料。
【IPC分類】C30B29/24, C30B28/02
【公開號(hào)】CN105483822
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510851484
【發(fā)明人】方依霏, 張金倉(cāng), 吳志魏, 盧霄文, 錢小龍, 曹世勛
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日