[發明專利]一種磁電耦合多鐵性材料BiMn3Cr4O12的制備方法

有效

• 申請號: 201510069601.2
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104671755B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 龍有文;周龍;殷云宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C04B35/12
• 分類號: C04B35/12;C04B35/622
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純,張靖琳

技術領域

本發明涉及材料科學領域，具體涉及一種新型磁電耦合多鐵性材料BiMn₃Cr₄O₁₂的制備方法。

背景技術

磁電耦合多鐵性材料(Magnetoelectric?coupling?multiferroics)是指同時具有鐵電性和長程磁有序的化合物，并且鐵電性和磁有序具有較強的耦合效應。這類材料可以實現電與磁的相互調控，例如通過磁場調控電極化狀態，通過電場調控磁化狀態，因此磁電耦合多鐵性材料是一種新型多功能材料，在自旋電子學、多態存儲、電磁傳感器等領域有廣泛的應用前景。

在過渡金屬氧化物中，電極化不需要d電子參與，而長程磁有序需要d電子的參與。因此，原則上鐵電性與長程磁有序是很難在同一個材料體系中共存并且相互調控的。然而，人們最近發現一些特殊的磁結構可以打破某些材料體系的空間反演對稱性，從而產生自旋有序導致的電極化，即所謂的磁電多鐵偶合效應。目前，具有磁電耦合多鐵效應的材料體系仍然非常有限，大大制約這一新奇效應的研究與應用。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種新型磁電耦合多鐵性材料BiMn₃Cr₄O₁₂以及其制備方法。

在第一方面，本發明提供了一種新型磁電耦合多鐵性材料，所述新型磁電耦合多鐵性材料的化學式為BiMn₃Cr₄O₁₂。

在第二方面，本發明提供了一種新型磁電耦合多鐵性材料BiMn₃Cr₄O₁₂的制備方法，包括：

把純度高于99.9％的Bi₂O₃、Mn₂O₃和Cr₂O₃按摩爾比1:3:4混合后充分研磨、篩選；

將篩選過的原料裝入金或鉑金膠囊并壓實；

高溫高壓固相反應。

優選地，所述高溫高壓固相反應的裝置為六面頂壓機或6-8型二級推進壓機。

優選地，所述高溫高壓固相反應的壓力為6-10GPa、溫度為900-1300℃、高溫高壓反應時間為10-60分鐘。

優選地，所述金或鉑金膠囊的直徑為2-10mm，長度為2-10mm，壁厚為1-2mm。

本發明提出的BiMn₃Cr₄O₁₂是一種新型的磁電耦合多鐵性材料，其具有弱鐵磁自旋序、較大的介電常數與電偶極化強度，以及較高的臨界溫度，在自旋電子器件、多態存儲器件等領域有良好的應用前景。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其它目的、特征和優點將更為清楚，在附圖中：

圖1示出了實施例1制備的新型磁電耦合多鐵性材料BiMn₃Cr₄O₁₂的XRD圖譜；

圖2示出了實施例1制備的BiMn₃Cr₄O₁₂的磁化率和比熱隨溫度變化的曲線；

圖3示出了實施例1制備的BiMn₃Cr₄O₁₂的介電常數隨溫度變化的曲線；

圖4示出了實施例1制備的BiMn₃Cr₄O₁₂的極化強度隨溫度變化的曲線；

圖5示出了實施例1制備的BiMn₃Cr₄O₁₂的電滯回曲線；以及

圖6示出了實施例1制備的BiMn₃Cr₄O₁₂的磁滯回線。

具體實施方式

在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。為了避免混淆本發明的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細敘述。除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。