[发明专利]新型Fe掺杂的SrBi2

说明书

本发明公开了一种新型Fe掺杂的SrBi₂Nb₂O₉具有奥里维里斯结构的多铁性陶瓷材料。本发明还公开了该陶瓷材料的制备方法：分别采用了SrCO₃、Bi₂O₃、Nb₂O₅和Fe₂O₃为原料制备；对粉体进行球磨，预烧，过筛和成型，最终在920‑1215℃温度下烧结，得到了单相的具有奥里维里斯结构的多铁性陶瓷材料。本发明所制备的SrBi₂Nb_2‑xFe_xO_9‑2x单相多铁性奥里维里斯化合物陶瓷材料制备工艺简单，原料价格低廉，制作成本低，在室温下，能够获得电滞回线以及磁滞回线，在保留了材料铁电性的基础之上，让材料获得了一定的反铁磁特性。

技术领域

本发明属于多铁性陶瓷材料技术领域，涉及一种新型Fe掺杂的SrBi₂Nb₂O₉具有奥里维里斯结构的多铁性陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的不断发展，器件的小型化、多功能化，使得人们对铁电性与磁性等集于一身的多功能材料研究兴趣不断高涨。多铁性材料具有重要的科学内涵和重大的应用前景，它包含铁磁学、铁电学、铁弹学等诸多科学问题，涉及过渡族金属氧化物，以及自旋序、电荷序、轨道序、量子调控和畴工程学等多尺度问题，尽管目前学术界关于多铁性的定义问题还没有统一认识，但多铁性是一个跨学科、非常热门的前沿研究领域。多铁性材料不但具备各种单一的铁性（如铁电性、铁磁性和铁弹性），而且通过铁性的耦合协同作用能产生一些新的功能，大大拓宽了铁性材料的应用范围，实现声波探测器的声波-电信号转换以及驱动器的电脉冲-驱动转换，做成磁控铁电存储器以及各种传感器、磁电驱动引擎等。

奥里维里斯化合物由二维的钙钛矿和(Bi₂O₂)²⁺层按一定规则共生排列而成。它的化学通式为(Bi₂O₂)²⁺(A_m-1B_mO_3m+1)^2-，其中，A为Pb²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、La³⁺、Y³⁺等适合12配位的+1、+2、+3、+4价离子或由它们组成的复合离子, B为Co³⁺、Cr³⁺、Zr⁴⁺、Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺、Mo⁶⁺等适合于八面体配位的离子或由它们组成的复合离子，m为整数，称为层数，即钙钛矿层的层数,其值可为1-5。在目前的研究中，奥里维里斯化合物由于其独特的结构，使其成为了多铁性材料的优秀基体。SrBi₂Nb₂O₉陶瓷材料（m=2）属于奥里维里斯化合物中的一种，居里温度在440^oC左右，具有较高的电阻率和较小的损耗，拥有优异的抗疲劳特性和温度稳定性，在居里温度处的介电常数可以达到1432，压电系数为16pC/N。在奥里维里斯化合物中，随着成层数的增加，材料的纯相合成的难度也会随之上升，而层数为2的SrBi₂Nb₂O₉陶瓷纯相材料可以较容易的合成，并且具有高的重复性，这一特点也为未来的应用和大批量生产提供了基础。

发明内容