[发明专利]一种提高Y2NiMnO6陶瓷多铁性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高Y₂NiMnO₆陶瓷多铁性能的方法。

背景技术

多铁性材料能够同时表现出铁电性和铁磁性，且它们之间存在磁电耦合作用，从而可以实现铁电性和铁磁性的相互调控(N.A.Spaldin and M.Fiebig，Science 309，391(2005)；W.Eerenstein，N.D.Mathur，and J.F.Scott，Nature 442，759(2006)；M.Bibes，and A.Barthélémy，Nature Mater.7，425(2008))。因此，多铁材料作为一种新型功能材料，在自旋电子学和其他领域有着广阔的应用前景。为了解决多铁材料中电和磁的互斥，人们想出了几种获得多铁材料的途径。按照极化起源可以把多铁材料分为两大类。第一类，磁电起源不同，这类多铁材料一般具有高的相变温度；第二类，磁致铁电多铁，相对于第一类，这类多铁材料的铁电性由磁有序诱导而产生，所以其磁电耦合较强，这与第一类由非对称中心而产生的铁电性有本质区别。(D.Khomskii，Physics 2，20(2009)；G.Q.Zhang，S.Dong，Z.B.Yan，Q.F.Zhang，S.J.Yunoki，Elbio，Dagotto，and J.-M.Liu，Phys.Rev.B，84，174413(2011))。但是，仍有两个问题亟待解决，其一，磁驱动铁电温度太低，其二，磁驱动铁电极化的值太小。为了解决上述难题，人们设计出了诸如Y₂CoMnO₆、Lu₂CoMnO₆和Bi₂NiMnO₆等双钙钛矿型多铁材料(G.Sharma，J.Saha，S.D.Kaushik，V.Siruguri，and S.Patnaik，Appl.Phys.Lett.103，012903(2013)；S.Yanez-Vilar，E.D.Mun，V.S.Zapf，B.G.Ueland，J.S.Gardner，J.D.Thompson，J.Singleton，M.Sanchez-Andujar，J.Mira，N.Bishop，M.A.Senaris-Rodriguez，and C.D.Batista，Phys.Rev.B 84，134427(2011)；M.Azuma，K.Takata，T.Saita，S.Ishiwata，Y.Shimakawa，and M.Takano，J.Am.Chem.Soc.127，8889(2005))。目前，探索新型双钙钛矿型多铁材料被认为是有可能获得磁驱动铁电性且温度在40K以上的新型多铁材料的途径之一。虽然早在2010年，荷兰莱顿大学的Sanjeev Kumar教授就用第一性原理预言了Y₂NiMnO₆是一种新型多铁材料(S.Kumar，G.Giovannetti，J.V.D.Brink，and S.Picozzi，Phys.Rev.B 82，134429(2010))，但目前实验上还没有合成该多铁材料，我们通过反复试验合成了该材料，并通过调节Y₂NiMnO₆中Ni自过量的百分数来提高其多铁性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高Y₂NiMnO₆陶瓷多铁性能的方法，该发明制备工艺及所需设备简单，成本低，适合工业化生产。具体技术方案如下：

(1)粉料的配制：以分析纯级的硝酸钇(Y(NO₃)₃·6H₂O)，硝酸镍(Ni(NO₃)₃·6H₂O)和醋酸锰(C₄H₆MnO₄·6H₂O)等为主要原料，按Y₂NiMnO₆(Ni自过量为1％-10％)的化学计量比称量。然后再按摩尔比为金属离子总数∶草酸＝1∶2称量草酸，并加入适量蒸馏水中，于80℃加热搅拌至完全溶解，于150℃加热搅拌得到黑色干凝胶，最后于1000℃煅烧15小时得到Ni自过量的Y₂NiMnO₆粉体。

(2)成型：将(1)所得粉体过120目筛后加入聚乙烯醇含量为5％的粘结剂，手工造粒，10-100MPa压强下干压成型为圆片状坯体。