[发明专利]水合L-酒石酸硫酸钕铁电功能材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁电功能材料，具体涉及水合L-酒石酸硫酸钕铁电功能材料及制备方法。

背景技术

铁电功能材料具有介电性、压电性、热释电性、铁电性以及电光效应、声光效应、光折变效应和非线性光学效应等重要特性，可用于制作铁电存储器、热释电红外探测器、空间光调制器、光波导介质移相器、压控滤波器等重要的新型元器件。这些元器件在航空航天、通信、家电、国防等领域具有广泛的应用前景。从晶体学角度，只有1(C₁)，m(C_s)，2(C₂)，2m(C_2v)，3(C₃)，3m(C_3v)，4(C₄)，4m(C_4v)，6(C₆)，6m(C_6v)的10种极性点群符合铁电功能材料的要求。最早的铁电效应是在1920年由法国人Valasek在罗谢尔盐中发现的，这一发现揭开了研究铁电材料的序幕。在1935年Busch发现了磷酸二氢钾KH₂PO₄–简称KDP，其相对介电常数高达30，远远高于当时的其它材料。20世纪80年代中期，薄膜制备技术的突破为制备高质量的铁电薄膜扫清了障碍，并且近年来随着对器件微型化、功能集成化、可靠性等要求的不断提高，传统的铁电块体由于尺寸限制已经不能满足微电子器件的要求。从目前的研究现状来看,对于具有高性能的铁电材料的研究和开发应用仍然处于发展阶段。金属有机配位化学的发展为新型功能材料的设计和开发提供了崭新的思路，并大大推动了材料科学的发展，其主要策略在于通过选择合适的金属离子与有机配体，借助金属离子与有机配体之间的配位键合作用，来实现新颖功能材料的设计和构筑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁电特性较好，饱和极化强度Ps值为0.307μC·cm^–2的水合L-酒石酸硫酸钕铁电功能材料。本发明还提供了该铁电功能材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：水合L-酒石酸硫酸钕铁电功能材料，其分子式为[Nd₂(H₂O)₂(L-C₄H₄O₆)₂(SO₄)]·4H₂O，该铁电功能材料为纯度不低于99%的单斜晶系粉体，极性点群结构为C₂点群，其铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr=0.390μC·cm^–2，矫顽电场2Ec=74.7kv·cm^–1，饱和极化强度Ps=0.307μC·cm^–2，其粉体的晶胞参数为：β=91.42(3)°。

该水合L-酒石酸硫酸钕铁电功能材料的制备方法，其步骤如下：

a、按三氧化二钕与L-酒石酸的摩尔比为1:1～4的比例，将三氧化二钕和L-酒石酸溶于体积百分浓度为10～15%的乙醇溶液中，所述三氧化二钕与乙醇溶液的摩尔体积比为1mmol:35～40mL，搅拌至完全溶解，再按三氧化二钕与硫酸的摩尔比1:0.8～1.2的比例，滴加硫酸溶液，然后置于聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，搅拌均匀后密封不锈钢反应釜，在120～200℃温度范围内恒温反应1～10天；

b、反应完毕后，让不锈钢反应釜以1～5℃/h降温方式，冷却至室温，得到淡紫色的水合L-酒石酸硫酸钕片状晶体，对水合L-酒石酸硫酸钕片状晶体进行研磨，用100目筛筛选，得到通过100目筛的淡紫色的水合L-酒石酸硫酸钕单斜晶系粉体。