[發(fā)明專利]具有巨大介電調(diào)諧效應的鐵電材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810056212.6
• 申請日: 2008-01-15
• 公開（公告）號: CN101215151A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫陽;李長輝;成昭華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C04B35/04
• 分類號: C04B35/04;C04B35/34;C04B35/38;C04B35/40;C04B35/45;C04B35/453;C04B35/50
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司
• 代理人: 尹振啟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鐵電材料，尤指一種在室溫下介電調(diào)諧率很高的鐵電材料。

背景技術(shù)

鐵電材料具有較高的介電常數(shù)和較大的介電調(diào)諧率，利用這些特性，可以發(fā)展很多電子器件，如電調(diào)諧濾波器，電調(diào)諧振天線，移相器，介電放大器，可調(diào)電容器等等。目前用于介電調(diào)諧的鐵電材料如Ba_xSr_1-xTiO₃，需要外加較大的偏置電場(約幾十千伏/厘米)才能產(chǎn)生足夠大的介電調(diào)諧量。對于多晶或單晶體材料，這意味著需要外加上千伏的直流電壓才能夠產(chǎn)生有效的介電調(diào)諧，因此對實際應用有很大的限制。此外，大部分鐵電材料僅在低溫下表現(xiàn)出較大的介電調(diào)諧效應，而在室溫附近具有大的介電調(diào)諧效應的材料很少。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在室溫下利用很小的偏置電場便能夠產(chǎn)生有效的介電調(diào)諧的鐵電材料。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種具有巨大介電調(diào)諧效應的鐵電材料，其化學式為(Lu_1-xR_x)(Fe_2-yM_y)O₄，其中R為重稀土元素，M為過渡金屬元素，0≤x≤1，0≤y≤1，x，y表示原子百分比含量。

進一步，所述重稀土元素為Ho、Er、Tm、Yb或者Y。

進一步，所述過渡金屬元素為Mn、Co、Cu、Zn或者Mg。

進一步，所述鐵電材料的化學式為LuFe₂O₄。

進一步，所述鐵電材料的具體形式為多晶陶瓷、單晶或者薄膜。

本發(fā)明提供一種具有巨大介電調(diào)諧效應的鐵電材料，在室溫下該鐵電材料具有很高的介電常數(shù)(＞10000)，同時，在其上外加很小的偏置電場就可以產(chǎn)生較大的介電調(diào)諧量，并且所述鐵電材料可以保證在室溫附近較寬的溫度區(qū)間內(nèi)可以產(chǎn)生較大的介電調(diào)諧量，因此，本發(fā)明在工業(yè)應用上具有極大的價值。

附圖說明

圖1為樣品的介電常數(shù)在零偏置電場和50V/cm偏置電場下隨溫度的變化關(guān)系；

圖2為樣品的介電常數(shù)在室溫下(300K)隨偏置電場的變化關(guān)系；

圖3為樣品的相對介電調(diào)諧率隨溫度和頻率的變化關(guān)系。

具體實施方式

本發(fā)明的具有巨大介電調(diào)諧效應的鐵電材料采用固相反應法在真空中燒結(jié)制備。用粉末X射線衍射法對制備的樣品進行結(jié)構(gòu)和物相分析，表明樣品具有很好的單相。用ZM2353型阻抗分析儀測量樣品的介電性能，測量頻率從10kHz至200kHz。直流偏置電場由一個Keithley?2400型電壓源提供。測量溫度從100K到320K，由一個超導量子干涉儀控溫系統(tǒng)控制。

實施例1：制備LuFe₂O₄多晶樣品

將2.8370克純度為99.99％的Lu₂O₃，1.8975克純度為99.9998％的Fe₂O₃，和0.2654克純度為99.99％的Fe粉末混合，攪拌研磨至均勻，用粉末壓片機壓片成型，放入石英管中，抽真空密封，在1100℃燒結(jié)48小時，隨爐自然冷卻到室溫。用粉末X射線衍射法對制備的多晶樣品進行結(jié)構(gòu)和物相分析，表明生成的LuFe₂O₄樣品具有很好的單相。

所測LuFe₂O₄樣品的介電常數(shù)隨溫度的變化如圖1所示。樣品在室溫附近具有很高的介電常數(shù)。外加一個很小的直流偏置電場(50V/cm)，介電常數(shù)被極大地降低。

所測LuFe₂O₄樣品的介電常數(shù)在室溫下隨外加偏置電場的變化如圖2所示。隨外加偏置電場的增加，介電常數(shù)迅速下降。

所測LuFe₂O₄樣品的相對介電調(diào)諧率隨溫度和頻率的變化如圖3所示。在室溫附近很寬的溫區(qū)內(nèi)，相對介電調(diào)諧率都保持一個很高的值(＞30％)。

實施例2：制備YbFe₂O₄多晶樣品