[发明专利]一种掺杂Mott化合物晶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂Mott化合物Bi_xSr_1-xCrO₃晶体及其高压高温制备方法。

背景技术

带宽调控型Mott化合物SrCrO₃的合成必须运用高压高温合成方法，SrCrO₃具有立方钙钛矿结构，它是顺磁金属。BiCrO₃的合成也必须运用高压高温合成方法制备，它也具有钙钛矿结构，室温下为单斜结构,在440K以上转变为正交结构。BiCrO₃在440K发生了铁电相变。BiCrO₃在114K发生了反铁磁相变，继续降温到75K又一次发生了反铁磁转变，这对应着自旋方向的重新排列。在常压条件下利用固态化学烧结的方法可以合成固溶体化合物Bi_0.5Sr_0.5CrO₃,它具有菱方畸变钙钛矿结构，其电导性质为半导体性。在30K Bi_0.5Sr_0.5CrO₃中同时发生了反铁磁转变和自旋玻璃转变。除了Bi_0.5Sr_0.5CrO₃以外还没有其他Bi和Sr的固溶钙钛矿铬氧化物被合成出来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂Mott化合物Bi_xSr_1-xCrO₃晶体，本发明的另一目的在于提供制备该化合物的方法。

为实现上述目的，本发明一种掺杂Mott化合物晶体，晶体的化学式为：Bi_xSr_1-xCrO₃，该Bi_xSr_1-xCrO晶体为立方钙钛矿晶体，空间群为Pm-3m，晶格常数为a=3.82?-3.85?。

进一步，所述Bi_xSr_1-xCrO晶体中，0<x<0.4。

一种上述掺杂Mott化合物晶体的制备方法，具体为：将配好的原料在充满N₂或者惰性气体的气氛中充分研磨，压制成型，将其放入高压合成组装块中在设定的高压高温条件下进行烧结设定的时间，将得到的样品敲碎充分研磨进行酸洗，烘干后即可制备出单相的Bi_xSr_1-xCrO₃晶体。

进一步，所述惰性气体为He、Ne、Ar。

进一步，所述原料为：纯度大于97%的SrO，纯度大于99.9%的Bi₂O₃、CrO₂和Cr₂O₃；各个原料的配比为SrO:Bi₂O₃:CrO₂:Cr₂O₃= y(1-x):0.5x:(1-x):0.5x，其中1.05≤y≤1.1。

进一步，所述SrO需要过量使用，其过量值为原设定值的5%-10%。

进一步，所述原料在手套箱中研磨。

进一步，所述原料经过研磨后，压制成圆柱形。

进一步，所述晶体合成的压力条件为4GPa-8GPa，合成的温度条件为900℃-1400℃，合成的时间为10min以上。

进一步，所述样品的烘干温度为80℃-200℃。

本发明利用高温高压合成的方法合成了掺杂Mott化合物Bi_xSr_1-xCrO₃晶体，其中0<x<0.4。这为研究系列化合物的性质、研究载流子的引入对带宽调控型Mott化合物SrCrO₃的影响提供了可能。

附图说明

图1 是本发明的Bi_xSr_1-xCrO₃晶体的晶体结构示意图；

图2 是本发明的Bi_xSr_1-xCrO₃晶体(x=0.15)的XRD图谱及其指标化；

图3 是本发明的Bi_xSr_1-xCrO₃晶体(x=0.15)在1000Oe磁场下的磁化率和温度的关系曲线；