[发明专利]BFO-ReFeO3

说明书

本发明涉及多铁性固溶体制备技术领域，提供一种BFO‑ReFeO₃‑PZT多铁性固溶体及其制备方法，该多铁固溶体的的化学组成表示为0.5BiFeO₃‑0.2ReFeO₃‑0.3Pb(Zr_0.52Ti_0.48)FeO₃。该制备方法包括制备BiFeO₃粉末；制备ReFeO₃粉末；制备Pb(Zr_0.52Ti_0.48)FeO₃粉末；将上述三种粉末混合经过球磨、烘干、过筛、造粒、制坯以及烧结获得BFO‑ReFeO₃‑PZT多铁性固溶体。该BFO‑ReFeO₃‑PZT多铁性固溶体具有较高的剩余极化强度、剩余磁化强度以及较强的磁介电效应，其剩余极化强度的范围为大于等于0.9μC/cm²小于等于2.5μC/cm²以及其剩余磁化强度的范围为大于等于0.025emu/g小于等于0.21emu/g，最大磁介电系数可为16.1％。

技术领域

本发明涉及多铁性固溶体技术领域，尤其提供一种BFO-ReFeO₃-PZT多铁性固溶体及其制备方法。

背景技术

材料的介电性能随着磁场改变而发生变化的现象，称之为“磁介电效应”具有这种效应的材料在谐振电容器以及数据存储的电容式读出磁头等方面有着潜在应用。大的磁介电效应意味着可以用较小的磁场获得较大介电常数或电容的变化。由于材料的磁电效应与磁介电效应之间存在一定的关联，具有强磁电效应的材料有可能表现出大的磁介电效应。另一方面，多铁材料通常表现出较强的磁电效应。因此，在具有强磁电耦合的多铁材料中有可能发现大的磁介电效应。

其中，BFO(BiFeO₃)是唯一同时具有高居里温度(T_c～1103K)和高尼尔温度(T_N～643K)的多铁材料，理论上具有较强的磁电耦合效应。但是，BFO 为反铁磁材料，磁化比较困难，它的磁介电效应只有1.1％左右，限制了其应用价值。为了提高BFO的磁介电效应，需要提高其磁性和机电耦合特性。ReFeO₃ (Re＝La，Y，Dy，Gd，Ho)称为稀土铁氧化物，是典型的反铁磁材料，它和 BFO形成的界面效应可以提高磁性。同时，PZT(Pb(Zr_0.52Ti_0.48)FeO₃)作为一种性能优良的压电材料，具有很高的机电耦合特性。然而，目前缺少将ReFeO3和 PZT固溶在BFO中用以显著提高BFO的磁性和机电耦合特性，并产生较强的磁介电效应的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BFO-ReFeO₃-PZT多铁性固溶体，旨在解决现有技术中缺少将ReFeO₃和PZT固溶在BFO中用以显著提高BFO的磁性和机电耦合特性，并产生较强的磁介电效应的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，BFO-ReFeO₃-PZT多铁性固溶体的化学组成表示为 0.5BiFeO₃-0.2ReFeO₃-0.3Pb(Zr_0.52Ti_0.48)FeO₃，BiFeO₃：ReFeO₃：Pb(Zr_0.52Ti_0.48)FeO₃的化学计量比为5:2:3，其中Re为La，Y，Dy，Gd以及Ho任意一种。