[發明專利]一種新型多鐵性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610240626.9
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN107304069B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 黃富強;隋麗芳;張弦
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種新型多鐵性材料及其制備方法，所述多鐵性材料是位于P2₁2₁2₁(19)空間群的正交結構，所述多鐵性材料的結構式為AVMnO₅，其中A為Ca或Sr。本發明方法操作簡單。本發明所制備的材料為從未報道過的新化合物，并且具有鐵電、鐵磁性能，時制備高密度存儲器、多態記憶元件、電場控制的壓電傳感器和電場控制的壓磁傳感器等器件的潛在材料。

技術領域

本方法涉及一種新型多鐵化合物的制備方法，利用此方法制備出的新化合物具有多鐵性能和光電性能。

背景技術

多鐵性材料是指同一個相中包含兩種及兩種以上鐵的基本性能(鐵電性、鐵磁性、或者鐵彈性)的材料。外加磁場時，能產生一種能重排的自發磁化；在外加電場時，能產生一種可重排的自發極化；在外加應力時，能產生重排的自發形變，而且不同鐵性之間還會存在耦合作用。通過磁電耦合效應，鐵電有序或外電場可導致自旋的再分布進而改變系統的磁性質，同樣由于自旋的漲落通過磁致伸縮或可能的電-聲子作用，可導致鐵電弛豫或介電異常。利用磁電耦合效應的這些性質，不僅可以確定材料的臨界磁性能，還可以制作成高密度存儲器、多態記憶元件、電場控制的壓電傳感器和電場控制的壓磁傳感器等器件，這些大大擴展了多鐵性材料的應用空間，如今多鐵性材料的研究已成為當前國際功能材料等領域中的一個研究熱點。

早在1894年，P.居里就利用對稱性的理論預測自然界中存在磁電效應；20世紀50年代的前蘇聯就采用磁性的dⁿ陽離子取代d⁰B位陽離子，制備出居里溫度和尼爾溫度都很低的鐵電、鐵磁材料，1994年瑞士科學家Schmid明確提出“多鐵性材料”的概念，即具有兩種或兩種以上初級鐵性(鐵電性、鐵磁性、鐵彈性)特征的單相化合物。

目前無論在理論上還是應用上都有許多問題存在，但其潛在的巨大的商業應用前景和微觀機理引起了人們廣泛的興趣，表明其理論和應用上具有較大的研究價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有鐵電、鐵磁性能的新型多鐵性材料及其制備方法。

一方面，本發明提供了一種多鐵性材料，所述多鐵性材料是位于P2₁2₁2₁(19)空間群的正交新化合物，所述多鐵性材料的結構式為AVMnO₅，其中A為Ca、Sr或Ba。

多鐵性材料集結了磁、電、力學等信息的耦合、轉換等功能，作為功能材料它正像著小型化、智能化發展；在磁、電的自旋-晶格耦合等方面具有豐富的物理內涵。本發明制備的多鐵性材料為正交結構，是非中心對稱結構，使其具有鐵電性能，同時此材料含有具有自發磁性的Mn和V離子，使其具有鐵磁性能。

另一方面，本發明還提供了一種多鐵性材料的制備方法，包括：

按照化學計量比稱取原料NH₄VO₃、MnCl₂和Ca(CH₃COO)₂或Sr(CH₃COO)₂，加入去離子水攪拌至均勻，得混合溶液；

在混合溶液中滴加氨水使pH值達到11.5～12.5，優選為pH＝12，然后在210℃～230℃下水熱反應后分離產物并清洗干燥，得所述多鐵性材料。

較佳地，所述去離子水與原料的質量比為(27～41):1。

較佳地，所述水熱反應為將滴加氨水后的混合溶液放入聚四氟乙烯為內襯的反應釜中在210℃～230℃(優選為220℃)下反應72～96小時。

又，較佳地，所述反應釜的填充比為1:5～1:3。