[发明专利]一种单相多铁材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种单相多铁材料及其制备方法，属于多铁材料领域。该单相多铁材料的结构为Pr₂NiMnO₆/La₂NiMnO₆(PLNMO)，具有室温多铁性质，铁电铁磁转变温度皆高于室温，同时具有自发极化强度，且宏观磁序显示铁磁性。原料组成为Pr₂O₃‑La₂O₃‑NiO‑MnO₂系的硝酸化合物，通过固相法、共沉淀法或溶胶‑凝胶法制备。本发明提供的PLNMO单相多铁材料，在具有自发极化的同时实现了室温及以上的铁磁转变，并且可达到纳米级别。

技术领域

本发明涉及一种单相多铁材料及其制备方法，属于多铁材料领域。

背景技术

多铁材料是在临界温度下同时表现出磁有序和电有序行为的一类材料，在航天、通信、电子器件等领域有着潜在的巨大应用价值。到目前为止，单相多铁材料的种类依然十分缺乏。在已知的多铁材料中，BiFeO₃是最受关注的，它具有很高的铁电铁磁转变温度(T_N＝880K，T_C＝643K)，但是其宏观磁矩为G型反铁磁性，不适合实际应用。所以，寻找室温以上的铁电铁磁转变温度、宏观磁序显示为铁磁性的磁电材料是多铁领域的重中之重。

双钙钛矿型稀土镍锰氧化物类材料是近几十年来强关联材料研究热点之一，一般通过固相法、共沉淀法和溶胶-凝胶法制备。Bi₂NiMnO₆的铁电转变温度为470K，且通过Ni、Mn离子与氧离子的间接交换作用表现为铁磁性，但铁磁转变温度仍在140K。目前，大多数钙钛矿材料的铁电转变温度都在400K以上，但是铁磁转变温度都在室温以下。

浙江大学的陈湘明课题组发现稀土双钙钛矿超晶格La₂NiMnO₆具有铁电铁磁转变温度皆高于室温，但是不存在自发极化，不适合实际应用。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决具有自发极化的单相多铁材料不具有室温铁磁转变温度这一技术问题，本发明提供了一种单相多铁材料及其制备方法。

该单相多铁材料的结构为Pr₂NiMnO₆/La₂NiMnO₆(PLNMO)，具有室温多铁性质，铁电铁磁转变温度皆高于室温，同时具有自发极化强度，且宏观磁序显示铁磁性。其原料组成为Pr₂O₃-La₂O₃-NiO-MnO₂系的硝酸化合物，通过固相法、共沉淀法或溶胶-凝胶法制备。

溶胶-凝胶法的制备过程如下：

步骤1：将原料按金属阳离子的摩尔比0.95～1.05:0.95～1.05:0.95～1.05:0.95～1.05的比例溶解在去离子水中，进行搅拌混匀；

步骤2：将柠檬酸(C₆H₈O₇)作为络合剂加入到步骤1制备的混合溶液中，搅拌均匀，柠檬酸与总的金属阳离子摩尔比为1.5～2.5:1；

步骤3：在步骤2制备的混合溶液中加入氨水使溶液的pH值为6～9；

步骤4：对步骤3制备的混合溶液进行加热搅拌，加热温度保持在50～90℃，随着液体的蒸发，溶液的颜色变深，直至成为湿凝胶；

步骤5：将步骤4制备的湿凝胶干燥，成为干凝胶，干燥温度：80～150℃；