一種單相多鐵性材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單相多鐵性材料及其制備方法，該材料的化學(xué)組成為Bi1.04?xBaxFeO3，其中，0.15≦x≦0.25，其晶格結(jié)構(gòu)為三方相和四方相的共存。本發(fā)明通過(guò)鋇元素的A位摻雜并控制鋇元素的摻雜量，實(shí)現(xiàn)三方相和四方相共存的晶格結(jié)構(gòu)，不僅能夠顯著提高鐵酸鉍塊材的鐵磁性和鐵電性，并且觀測(cè)到明顯的磁電耦合現(xiàn)象，磁電耦合系數(shù)α=μ0?M/?E為1.5×10?12 s/m，實(shí)現(xiàn)電控磁，為未來(lái)電子元器件的多功能化和小型化發(fā)展提供了無(wú)限的可能。
【專利說(shuō)明】
一種單相多鐵性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及單相多鐵性材料，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種鋇摻雜鐵酸鉍單相多 鐵性材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 日內(nèi)瓦大學(xué)的Schmid將同時(shí)具有兩種或兩種以上基本鐵性(如鐵磁性、鐵電性 和鐵彈性)的材料稱為多鐵性材料(mu 11iferroi cs)。多鐵性材料不僅同時(shí)具有鐵磁性和鐵 電性，并且還能夠通過(guò)鐵電性與磁性相互作用產(chǎn)生一種特殊性質(zhì)一磁電耦合效應(yīng) (magnetoelectric effects, ME)〇
[0003] 磁電親合效應(yīng)決定了多鐵性材料能夠直接將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電場(chǎng)，也可以把電場(chǎng)直接 轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)，電極化與磁矩間可以相互調(diào)控?；诙噼F性材料的這種性質(zhì)，可以設(shè)計(jì)出用快 速電極化誘導(dǎo)快速磁極化反轉(zhuǎn)的電寫(xiě)磁讀的記憶材料，為下一代多功能電子學(xué)信息記錄器 件的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)額外的自由度。利用這種材料居里點(diǎn)附近的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，可制 成高電容和大電感一體化的電子元器件，為減少高密度電路板上的器件數(shù)量，解決電感性 器件和電容性器件的相互干擾問(wèn)題提供了新的思路。
[0004] BiFe〇3是一種典型的單相多鐵性材料，在室溫下同時(shí)具有自發(fā)的鐵電性和G型反 鐵磁性，但是BiFe03塊材的性能不盡如人意，在BiFe0 3中鐵電性來(lái)源于Bi3+6s2上的孤對(duì)電 子，而鐵磁性來(lái)源于Fe 3+d軌道上的電子，他們之間存在著獨(dú)立性，因此鐵電性和鐵磁性之間 的耦合作用將會(huì)非常微弱。另外，BiFe0 3中還存在螺旋擺線型磁結(jié)構(gòu)，這使得BiFe03中各個(gè) 磁疇內(nèi)的磁矩幾乎抵消為零，也阻礙了我們觀測(cè)到磁電耦合效應(yīng)(ME)。
[0005] 在這之前已經(jīng)有許多工作通過(guò)增強(qiáng)鐵磁性和鐵電性來(lái)提高BiFe03當(dāng)中的磁電耦 合效應(yīng)。有很多文章指出將Ba或其他元素離子摻雜進(jìn)入BiFe0 3中的Bi離子的位置可以壓制 BiFe03中的螺旋磁結(jié)構(gòu)，從而提高其鐵磁性，然而其磁電耦合性能至今無(wú)人問(wèn)津。因此，我 們期望通過(guò)Ba的A位摻雜改善BiFe0 3的磁性和鐵電性質(zhì)，從而得到好的磁電耦合性能，用于 未來(lái)電子元器件的開(kāi)發(fā)和使用。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種單相多鐵性材料，可以顯著提 高B iFe03的鐵磁性和鐵電性并觀測(cè)到磁電耦合效應(yīng)。
[0008] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種單相多鐵性材料，該材料的化學(xué)組成為 Bh. 04-xBaxFe03，其中，0.153x30.25，其晶格結(jié)構(gòu)為三方相和四方相的共存。
[0009] 優(yōu)選地，所述 χ=〇 · 15或 χ=0· 2或 χ=0· 25。
[0010] 本發(fā)明的另一目的是提供一種單相多鐵性材料的制備方法，包括如下步驟： (1)將Bi (N〇3)3.5H2〇、Ba(N〇3) 2.5Η2〇 和Fe (N〇3)3.9Η2〇按摩爾比0 · 79~0 · 89:0 · 25~0 · 15: 1的比例稱重并溶解在去離子水中，進(jìn)行攪拌； (2) 將酒石酸(C6H8〇7，H20)以與金屬陽(yáng)離子1:1的比例加入到混合溶液中，繼續(xù)攪拌，此 時(shí)溶液呈奶黃色； (3) 在混合溶液中逐滴加入ΗΝ〇3溶液直至混合溶液從奶黃色變?yōu)椴枭僮優(yōu)槌壬?(4) 對(duì)混合溶液進(jìn)行加熱，邊加熱邊攪拌，加熱溫度保持在150°C左右。隨著液體的蒸 發(fā)，溶液的顏色變深，由橙色逐漸變?yōu)椴枭?dāng)液體大部分蒸發(fā)以后留下黏著的褐色糊狀凝 膠； (5 )將獲得的凝膠放入100~150 °C恒溫干燥箱中干燥0.5~5h，直到凝膠變得干燥，將干 燥后的凝膠放入石英研缽中研磨為細(xì)小的顆粒后轉(zhuǎn)移到干凈的陶瓷坩堝中，放入溫度為 600 °C的電爐中加熱預(yù)燒結(jié)2h。
[0011] 優(yōu)選地，還包括步驟(6)取出預(yù)燒結(jié)后的粉末樣品，取部分粉末樣品放入石英研缽 再次研磨，加入粘結(jié)劑后將粉末壓結(jié)成片狀樣品，在空氣氣氛中燒結(jié)30min，用于測(cè)試其鐵 磁性、鐵電性和磁電耦合性能。
[0012] 優(yōu)選地，在步驟(4)中，所述加熱溫度為150°C。
[0013] 優(yōu)選地，在步驟(5)中，所述恒溫干燥箱的溫度為120°，干燥時(shí)間為lh。
[0014] 本發(fā)明至少包括以下有益效果： 本發(fā)明通過(guò)鋇元素的A位摻雜并控制鋇元素的摻雜量，實(shí)現(xiàn)三方相和四方相共存的晶 格結(jié)構(gòu)，不僅能夠顯著提高鐵酸鉍塊材的鐵磁性和鐵電性，并且觀測(cè)到明顯的磁電耦合現(xiàn) 象，磁電親合系數(shù)α= μ〇ΔΜ/ΔΕ為1.5ΧΠΓ12 s/m，實(shí)現(xiàn)電控磁，為未來(lái)電子兀器件的多 功能化和小型化發(fā)展提供了無(wú)限的可能。
[0015] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本 發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語(yǔ)并不排除一個(gè)或多 個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0017] 本發(fā)明提供一種單相多鐵性材料，該材料的化學(xué)組成為Bii.04-xBaxFe〇3,其中，0.15 f X S 0.25，其晶格結(jié)構(gòu)為三方相和四方相的共存。
[0018] 進(jìn)一步地，所述 χ=〇· 15或 χ=0·2或 χ=0·25。
[0019] 本發(fā)明還提供一種上單相多鐵性材料的制備方法，包括如下步驟： (1) 將別（觀3)3.5!12〇』6(觀3)3.9!12〇和8&(觀3)2.5!12〇按摩爾比0.79~0.89:0.25~ 0.15:1的比例稱重并溶解在去離子水中，進(jìn)行攪拌； (2) 將酒石酸(C6H8〇7，H20)以與金屬陽(yáng)離子1:1的比例加入到混合溶液中，繼續(xù)攪拌，此 時(shí)溶液呈奶黃色； (3) 在混合溶液中逐滴加入ΗΝ〇3溶液直至混合溶液從奶黃色變?yōu)椴枭僮優(yōu)槌壬?(4) 對(duì)混合溶液進(jìn)行加熱，邊加熱邊攪拌，加熱溫度保持在150°C左右。隨著液體的蒸 發(fā)，溶液的顏色變深，由橙色逐漸變?yōu)椴枭?，?dāng)液體大部分蒸發(fā)以后留下黏著的褐色糊狀凝 膠； (5 )將獲得的凝膠放入100~150 °C恒溫干燥箱中干燥0.5~5h，直到凝膠變得干燥，將干 燥后的凝膠放入石英研缽中研磨為細(xì)小的顆粒后轉(zhuǎn)移到干凈的陶瓷坩堝中，放入溫度為 600 °C的電爐中加熱預(yù)燒結(jié)2h。
[0020] 進(jìn)一步地，還包括步驟(6)取出預(yù)燒結(jié)后的粉末樣品，取部分粉末樣品放入石英研 缽再次研磨，加入粘結(jié)劑后將粉末壓結(jié)成片狀樣品，在空氣氣氛中燒結(jié)30min，用于測(cè)試其 鐵磁性和磁電耦合性能。
[0021] 進(jìn)一步地，在步驟(4)中，所述加熱溫度為150°C。
[0022] 進(jìn)一步地，在步驟(5)中，所述恒溫干燥箱的溫度為120°，干燥時(shí)間為lh。
[0023] 實(shí)施例1 制備化學(xué)組成為Bi!. 04-xBaxFe〇3的鋇摻雜鐵酸鉍單相多鐵性材料，其中，x=0.15，其分 子式為BiQ.89BaQ.i5Fe〇3。首先稱取制備原料:0.0089mol Bi(N〇3)3.5H20、0.01mol Fe(N03)3. 9H20、0.0015molBa(N03)2.5H20,0.0204mol 酒石酸，上述皆為分析純?cè)稀?br>[0024] 具體制備工藝如下： (1) 將0.0089mol Bi(N03)3.5H2〇、0.01mol Fe(N03)3.9H2〇、0.0015molBa(N〇3)2.5H2〇溶 解在裝有40ml去離子水的燒杯中，使用磁力攪拌器攪拌溶液，此時(shí)鐵、鉍和鋇的硝酸鹽并不 會(huì)完全溶解在稀硝酸溶液中，因?yàn)锽i(NO* · 5H20和Ba(N03)2 · 5H20難溶于水； (2) 將0.0204mol酒石酸加入到混合溶液中，在磁力攪拌器上繼續(xù)攪拌混合溶液，此時(shí) 溶液呈奶黃色； (3) 在混合溶液中逐滴加入大約5mlHN03溶液直至混合溶液從奶黃色變?yōu)椴枭僮優(yōu)?橙色； (4) 打開(kāi)磁力攪拌器的加熱裝置，對(duì)混合溶液進(jìn)行加熱，邊加熱邊攪拌，加熱溫度保持 在150°C左右。隨著液體的蒸發(fā)，溶液的顏色變深，由橙色逐漸變?yōu)椴枭?，?dāng)液體大部分蒸發(fā) 以后在燒杯底部留下黏著的褐色糊狀凝膠，在此過(guò)程中我們要注意溶液要始終澄清，不能 析出物體變得渾濁，這會(huì)使得樣品出現(xiàn)雜相或者結(jié)晶不好； (5) 將獲得的凝膠放入120°C恒溫干燥箱中干燥lh，直到凝膠變得干燥，將干燥后的凝 膠放入石英研缽中研磨為細(xì)小的顆粒后轉(zhuǎn)移到干凈的陶瓷坩堝中，放入溫度為600°C的電 爐中加熱預(yù)燒結(jié)2h，這樣的燒結(jié)過(guò)程是為了使有機(jī)物和硝酸鹽類逸出，并且形成BiFe0 3的 結(jié)晶； (6) 取出預(yù)燒結(jié)后的粉末樣品，取部分粉末樣品放入石英研缽再次研磨，加入粘結(jié)劑后 將粉末壓結(jié)成直徑為13_的片狀樣品，在空氣氣氛中再次燒結(jié)30min，用于測(cè)試其鐵磁性和 磁電耦合性能。
[0025]將本實(shí)施例獲得的片狀樣品通過(guò)X射線衍射(XRD)測(cè)試和拉曼光譜分析，結(jié)果表 明，在Bio.89Bao. 15Fe03樣品中存在三方相和四方相共存的晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)綜合物性測(cè)量系統(tǒng) (PPMS)和鐵電特性測(cè)試測(cè)得BiQ.89BaQ.15F e〇3樣品在外加磁場(chǎng)為12K0e下的磁化強(qiáng)度達(dá)到 1.2emu/g，最大極化強(qiáng)度為5.2yC/cm2。最后，在不同外加電場(chǎng)的條件下測(cè)量樣品的磁滯回 線，在9.8k0e的外加磁場(chǎng)下，隨著外加電場(chǎng)從0 kV/cm增加到11 kV/cm，磁電親合系數(shù)α= μ〇ΔΜ/ΔΕ是1.2Χ10-12 s/m〇 [0026] 實(shí)施例2 制備化學(xué)組成為BinxBaxFe03的鋇摻雜鐵酸鉍單相多鐵性材料，其中，x=0.2，其分子 式為BiQ.84Ba〇.2Fe〇3。首先稱取制備原料：0.0084mol Bi(N〇3)3.5H20、0.01mol Fe(N03)3. 9H20、0.002molBa(N03)2'5H20,0.0204mol 酒石酸，上述皆為分析純?cè)稀?br>[0027] 具體制備工藝如下： (1) 將0.0084mol Bi(N〇3)3.5H2〇、0.01mol Fe(N〇3)3.9H2〇、0.002molBa(N〇3)2.5H2〇溶 解在裝有40ml去離子水的燒杯中，使用磁力攪拌器攪拌溶液，此時(shí)鐵、鉍和鋇的硝酸鹽并不 會(huì)完全溶解在稀硝酸溶液中，因?yàn)锽i(NO* · 5H20和Ba(N03)2 · 5H20難溶于水； (2) 將0.0204mol酒石酸加入到混合溶液中，在磁力攪拌器上繼續(xù)攪拌混合溶液，此時(shí) 溶液呈奶黃色； (3) 在混合溶液中逐滴加入大約5mlHN03溶液直至混合溶液從奶黃色變?yōu)椴枭僮優(yōu)?橙色； (4) 打開(kāi)磁力攪拌器的加熱裝置，對(duì)混合溶液進(jìn)行加熱，邊加熱邊攪拌，加熱溫度保持 在150°C左右。隨著液體的蒸發(fā)，溶液的顏色變深，由橙色逐漸變?yōu)椴枭?，?dāng)液體大部分蒸發(fā) 以后在燒杯底部留下黏著的褐色糊狀凝膠，在此過(guò)程中我們要注意溶液要始終澄清，不能 析出物體變得渾濁，這會(huì)使得樣品出現(xiàn)雜相或者結(jié)晶不好； (5) 將獲得的凝膠放入120°C恒溫干燥箱中干燥lh，直到凝膠變得干燥，將干燥后的凝 膠放入石英研缽中研磨為細(xì)小的顆粒后轉(zhuǎn)移到干凈的陶瓷坩堝中，放入溫度為600°C的電 爐中加熱預(yù)燒結(jié)2h，這樣的燒結(jié)過(guò)程是為了使有機(jī)物和硝酸鹽類逸出，并且形成BiFe0 3的 結(jié)晶； (6) 取出預(yù)燒結(jié)后的粉末樣品，取部分粉末樣品放入石英研缽再次研磨，加入粘結(jié)劑后 將粉末壓結(jié)成直徑為13_的片狀樣品，在空氣氣氛中再次燒結(jié)30min，用于測(cè)試其鐵磁性和 磁電耦合性能。
[0028]將本實(shí)施例獲得的片狀樣品通過(guò)X射線衍射(XRD)測(cè)試和拉曼光譜分析，結(jié)果表 明，在BiQ.84Bao.2Fe〇3樣品中存在三方相和四方相共存的晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)綜合物性測(cè)量系統(tǒng) (PPMS)和鐵電特性測(cè)試測(cè)得Bi Q.84BaQ.2Fe〇3樣品在外加磁場(chǎng)為12K0e下的磁化強(qiáng)度達(dá)到 1.6emu/g，最大極化強(qiáng)度為5.6yC/cm 2。最后，在不同外加電場(chǎng)的條件下測(cè)量樣品的磁滯回 線，在9.8k0e的外加磁場(chǎng)下，隨著外加電場(chǎng)從0 kV/cm增加到11 kV/cm，磁電親合系數(shù)α= μoΔM/ΔE是l·5X10_12s/m。
[0029] 實(shí)施例3 制備化學(xué)組成為Bii.04-xBaxFe〇3的鋇摻雜鐵酸鉍單相多鐵性材料，其中，χ=0.25,其分 子式為BiQ.79Ba〇.25Fe〇3。首先稱取制備原料:0.0079mol Bi(N〇3)3.5H20、0· Olmol Fe(N03)3. 9H20、0.0025molBa(N03)2.5H20,0.0204mol 酒石酸，上述皆為分析純?cè)稀?br>[0030] 具體制備工藝如下： (1) 將0.0079mol Bi(N〇3)3.5H2〇、0.01mol Fe(N〇3)3.9H2〇、0.0025molBa(N〇3)2.5H2〇溶 解在裝有40ml去離子水的燒杯中，使用磁力攪拌器攪拌溶液，此時(shí)鐵、鉍和鋇的硝酸鹽并不 會(huì)完全溶解在稀硝酸溶液中，因?yàn)锽i (NO* · 5H20和Ba(N03)2 · 5H20難溶于水； (2) 將0.0204mol酒石酸加入到混合溶液中，在磁力攪拌器上繼續(xù)攪拌混合溶液，此時(shí) 溶液呈奶黃色； (3) 在混合溶液中逐滴加入大約5mlHN03溶液直至混合溶液從奶黃色變?yōu)椴枭僮優(yōu)?橙色； (4) 打開(kāi)磁力攪拌器的加熱裝置，對(duì)混合溶液進(jìn)行加熱，邊加熱邊攪拌，加熱溫度保持 在150°C左右。隨著液體的蒸發(fā)，溶液的顏色變深，由橙色逐漸變?yōu)椴枭?，?dāng)液體大部分蒸發(fā) 以后在燒杯底部留下黏著的褐色糊狀凝膠，在此過(guò)程中我們要注意溶液要始終澄清，不能 析出物體變得渾濁，這會(huì)使得樣品出現(xiàn)雜相或者結(jié)晶不好； (5) 將獲得的凝膠放入120Γ恒溫干燥箱中干燥lh，直到凝膠變得干燥，將干燥后的凝 膠放入石英研缽中研磨為細(xì)小的顆粒后轉(zhuǎn)移到干凈的陶瓷坩堝中，放入溫度為600°C的電 爐中加熱預(yù)燒結(jié)2h，這樣的燒結(jié)過(guò)程是為了使有機(jī)物和硝酸鹽類逸出，并且形成BiFe0 3的 結(jié)晶； (6) 取出預(yù)燒結(jié)后的粉末樣品，取部分粉末樣品放入石英研缽再次研磨，加入粘結(jié)劑后 將粉末壓結(jié)成直徑為13_的片狀樣品，在空氣氣氛中再次燒結(jié)30min，用于測(cè)試其鐵磁性和 磁電耦合性能。
[0031] 將本實(shí)施例獲得的片狀樣品通過(guò)X射線衍射(XRD)測(cè)試和拉曼光譜分析，結(jié)果表 明，在Bio.79Bao. 25Fe03樣品中存在三方相和四方相共存的晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)綜合物性測(cè)量系統(tǒng) (PPMS)和鐵電特性測(cè)試測(cè)得Bi Q.84BaQ.2Fe〇3樣品在外加磁場(chǎng)為12K0e下的磁化強(qiáng)度達(dá)到 1.2emu/g，最大極化強(qiáng)度為6.4yC/cm 2。最后，在不同外加電場(chǎng)的條件下測(cè)量樣品的磁滯回 線，在9.8k0e的外加磁場(chǎng)下，隨著外加電場(chǎng)從0 kV/cm增加到11 kV/cm，磁電親合系數(shù)α= μoΔM/ΔE是l·lX10_12s/m。
[0032] 對(duì)比例1 制備化學(xué)組成為Bi!. 04-xBaxFe〇3的鋇摻雜鐵酸鉍單相多鐵性材料，其中，χ=0，即分子式 為Bii.〇4Fe〇3。首先稱取制備原料：0.0104mol Bi(N〇3)3.5H20、0· Olmol Fe(N03)3.9H20、 0.0204mol酒石酸，上述皆為分析純?cè)稀?br>[0033] 具體制備工藝如下： (1) 將0 · 0104mo 1 B i (N〇3) 3.5H20、0 · 0 lmo 1 Fe (N〇3) 3.9H20、溶解在裝有 40ml 去離子水的 燒杯中，使用磁力攪拌器攪拌溶液，此時(shí)鐵和鉍的硝酸鹽并不會(huì)完全溶解在稀硝酸溶液中， 因?yàn)锽 i (N〇3) 3 · 5H20難溶于水； (2) 將0.0204mol酒石酸加入到混合溶液中，在磁力攪拌器上繼續(xù)攪拌混合溶液，此時(shí) 溶液呈奶黃色； (3) 在混合溶液中逐滴加入大約5mlHN03溶液直至混合溶液從奶黃色變?yōu)椴枭僮優(yōu)?橙色； (4) 打開(kāi)磁力攪拌器的加熱裝置，對(duì)混合溶液進(jìn)行加熱，邊加熱邊攪拌，加熱溫度保持 在150°C左右。隨著液體的蒸發(fā)，溶液的顏色變深，由橙色逐漸變?yōu)椴枭?dāng)液體大部分蒸發(fā) 以后在燒杯底部留下黏著的褐色糊狀凝膠，在此過(guò)程中我們要注意溶液要始終澄清，不能 析出物體變得渾濁，這會(huì)使得樣品出現(xiàn)雜相或者結(jié)晶不好； (5) 將獲得的凝膠放入120°C恒溫干燥箱中干燥lh，直到凝膠變得干燥，將干燥后的凝 膠放入石英研缽中研磨為細(xì)小的顆粒后轉(zhuǎn)移到干凈的陶瓷坩堝中，放入溫度為600°C的電 爐中加熱預(yù)燒結(jié)2h，這樣的燒結(jié)過(guò)程是為了使有機(jī)物和硝酸鹽類逸出，并且形成BiFe0 3的 結(jié)晶； (6) 取出預(yù)燒結(jié)后的粉末樣品，取部分粉末樣品放入石英研缽再次研磨，加入粘結(jié)劑后 將粉末壓結(jié)成直徑為13_的片狀樣品，在空氣氣氛中再次燒結(jié)30min，用于測(cè)試其鐵磁性和 磁電耦合性能。
[0034]將本實(shí)施例獲得的片狀樣品通過(guò)X射線衍射(XRD)測(cè)試和拉曼光譜分析，結(jié)果表 明，在BinFeOs樣品是三方相晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)綜合物性測(cè)量系統(tǒng)(PPMS)和鐵電特性測(cè)試測(cè) 得Bio.84Bao.2Fe〇3樣品在外加磁場(chǎng)為12KOe下的磁化強(qiáng)度達(dá)到0.02emu/g，最大極化強(qiáng)度為 0.05yC/cm2。最后，在不同外加電場(chǎng)的條件下測(cè)量樣品的磁滯回線，在9.8kOe的外加磁場(chǎng) 下，隨著外加電場(chǎng)從〇 kV/cm增加到11 kV/cm，磁化強(qiáng)度的改變量為0,磁電親合系數(shù)α= μ〇 ΔM/ΔE是Os/m。
[0035]實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、對(duì)比例1中的各種測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。
根據(jù)表1，各實(shí)施例分別和對(duì)比例相比可以看出，通過(guò)控制鋇元素的摻雜量，實(shí)現(xiàn)三方 相和四方相共存的晶格結(jié)構(gòu)，不僅能夠顯著提高鐵酸鉍塊材的鐵磁性和鐵電性，并且觀測(cè) 到明顯的磁電耦合現(xiàn)象，磁電耦合系數(shù)α= μοΔΜ/ΔΕ最大可達(dá)1.5ΧΠΓ12 s/m，實(shí)現(xiàn)電控 磁，為未來(lái)電子元器件的多功能化和小型化發(fā)展提供了無(wú)限的可能。
[0037]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列 運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言可容易地 實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細(xì)節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單相多鐵性材料，其特征在于，該材料的化學(xué)組成為Bii. 04-xBaxFe〇3，其中，0.15 f x S 0.25，其晶格結(jié)構(gòu)為三方相和四方相的共存。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相多鐵性材料，其特征在于，所述x=0.15或x=0.2或x= 0.25〇3. 權(quán)利要求1或2所述的一種單相多鐵性材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將祀（勵(lì)3)3.5出0、8&(勵(lì)3)2.5!120和卩6(勵(lì)3)3.9!120按摩爾比0.79~0.89:0.25~0.15: 1的比例稱重并溶解在去離子水中，進(jìn)行攪拌； (2) 將酒石酸(〇5Η8〇7·Η20)以與金屬陽(yáng)離子1:1的比例加入到混合溶液中，繼續(xù)攪拌，此 時(shí)溶液呈奶黃色； (3 )在混合溶液中逐滴加入ΗΝ〇3溶液直至混合溶液從奶黃色變?yōu)椴枭僮優(yōu)槌壬? (4) 對(duì)混合溶液進(jìn)行加熱，邊加熱邊攪拌，加熱溫度保持在110~180°C隨著液體的蒸發(fā)， 溶液的顏色變深，由橙色逐漸變?yōu)椴枭?，?dāng)液體大部分蒸發(fā)以后留下黏著的褐色糊狀凝膠； (5) 將獲得的凝膠放入100~150 °C恒溫干燥箱中干燥0.5~5h，直到凝膠變得干燥，將干 燥后的凝膠放入石英研缽中研磨為細(xì)小的顆粒后轉(zhuǎn)移到干凈的陶瓷坩堝中，放入溫度為 600 °C的電爐中加熱預(yù)燒結(jié)2h。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單相多鐵性材料的制備方法，其特征在于，還包括步驟 (6)取出預(yù)燒結(jié)后的粉末樣品，取部分粉末樣品放入石英研缽再次研磨，加入粘結(jié)劑后將粉 末壓結(jié)成片狀樣品，在空氣氣氛中燒結(jié)30min，用于測(cè)試其鐵磁性、鐵電性和磁電耦合性能。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種單相多鐵性材料的制備方法，其特征在于，在步驟(4) 中，所述加熱溫度為150 °C。6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種單相多鐵性材料的制備方法，其特征在于，在步驟(5) 中，所述恒溫干燥箱的溫度為120°，干燥時(shí)間為lh。
【文檔編號(hào)】C04B35/26GK106045491SQ201610392427
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】蔡小連
【申請(qǐng)人】蘇州市奎克力電子科技有限公司