[發(fā)明專利]一種新結(jié)構(gòu)材料鐿鎂銦氧化物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810504427.3
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108529664B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王欣;劉嘉煜;呂燾;陶強;朱品文
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C01G15/00
• 分類號: C01G15/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

本發(fā)明的一種新結(jié)構(gòu)材料鐿鎂銦氧化物及其制備方法，屬于量子拓撲材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。鐿鎂銦氧化物分子式為YbMgInO₄，具有單斜晶體結(jié)構(gòu)。制備方法是以氧化鐿粉、氧化鎂粉和氧化銦粉為原料，在高溫高壓裝置上進行合成，合成壓力為5.5GPa、溫度為1873～2073K，保溫保壓15～30分鐘。本發(fā)明的方法是在無水，無改良劑環(huán)境中進行的，可以避免不必要雜質(zhì)的出現(xiàn)，所得的單斜相鐿鎂銦氧化物純度高；所采用的高溫高壓裝置已被大量用來生產(chǎn)金剛石，其操作簡單，可以較快地實施產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子拓撲材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及鐿鎂銦氧化物的單斜相，以及以氧化鐿(Yb₂O₃)、氧化鎂(MgO)、氧化銦(In₂O₃)為原料，利用高溫高壓制備技術(shù)合成單斜相鐿鎂銦氧化物的方法。

背景技術(shù)

磁性材料與信息化、自動化、機電一體化、國防、國民經(jīng)濟的方方面面緊密相關(guān)，是國民經(jīng)濟的重要支柱與基礎(chǔ)。近年來磁性材料的發(fā)展十分迅速，新型磁性材料的不斷出現(xiàn)，對現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)進步起著巨大的推動作用。特別是量子拓撲材料，由于液態(tài)自旋所激發(fā)的馬約拉納費米子，具有在量子計算中使用的潛在應(yīng)用前景。研究表明,這種量子計算機比傳統(tǒng)計算機的速度快得多,而且能夠執(zhí)行傳統(tǒng)計算機無法執(zhí)行的計算。雖然自旋無序排列，它們之間卻存在著長程的量子糾纏，因此可以被應(yīng)用于量子通訊及量子計算，同時有助于提升計算機數(shù)據(jù)存儲能力。

在晶體構(gòu)成類型AB₂O₄中，A可以是稀土離子，B可以是不同類的金屬陽離子。根據(jù)所選擇不同的磁性陽離子，可以出現(xiàn)新型的磁關(guān)聯(lián)效應(yīng)，比如自旋玻璃態(tài)、自旋冰態(tài)和自旋液體態(tài)等，已成為用于量子計算所需量子拓撲材料的重要研究對象。在常規(guī)條件下，這類氧化物大多具有六角對稱性，如YbMgGaO₄，YbCuGaO₄等，其制備手段主要是光浮區(qū)生長以及固相合成方法。探索并制備這類新型量子拓撲材料，對其在磁性材料領(lǐng)域和量子計算領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣非常重要。目前關(guān)于采用高溫高壓制備還沒有報道。本發(fā)明通過高溫高壓方法制備出新結(jié)構(gòu)(單斜相)的鐿鎂銦氧化物YbMgInO₄，對量子拓撲材料的發(fā)展研究及潛在應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是采用新的合成鐿鎂銦氧化物的方法——高溫高壓制備方法，該方法主要通過合成溫度，壓力和保壓時間來調(diào)整鐿鎂銦氧化物的單斜相結(jié)構(gòu)的形成，制備出具有嶄新結(jié)構(gòu)的鐿鎂銦氧化物；并且該方法易于實施。

本發(fā)明的鐿鎂銦氧化物具有新結(jié)構(gòu)相，組分是YbMgInO₄，其結(jié)構(gòu)是單斜結(jié)構(gòu)。具體的，本發(fā)明請求保護的一種新結(jié)構(gòu)材料鐿鎂銦氧化物，其特征是，分子式為YbMgInO₄，且具有單斜晶體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的單斜相鐿鎂銦氧化物制備的具體技術(shù)方案如下所述。

一種新結(jié)構(gòu)材料鐿鎂銦氧化物的制備方法，以氧化鐿粉(Yb₂O₃)、氧化鎂粉(MgO)和氧化銦粉(In₂O₃)為原料，經(jīng)混料壓塊、組裝、高溫高壓合成、冷卻卸壓的工藝過程制得YbMgInO₄材料；所述的混料壓塊，是將氧化鐿粉、氧化鎂粉和氧化銦粉按摩爾比1∶2∶1進行混合，按合成腔體大小壓成塊狀。所述的組裝，是先將塊狀樣品外包裹氮化硼(BN)管，再裝入石墨管加熱容器，最后放入葉蠟石合成腔體中；所述的高溫高壓合成，是在高溫高壓裝置上進行，在壓力為5.5GPa、溫度為1873～2073K下保溫保壓15～30分鐘；所述的冷卻卸壓，是停止加熱后自然冷卻至室溫后卸壓。

所述的原料，選擇質(zhì)量純度99.99％，粒度1～5微米的氧化鐿粉、氧化鎂粉和氧化銦粉。