[发明专利]核壳型铝掺杂铁酸铋/二氧化硅复合陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构的BiFe_1‑xAl_xO₃@SiO₂复合铁电陶瓷及其制备方法，其核是Al掺杂的BiFeO₃颗粒，核外是以SiO₂为包覆层的壳层。通过固相法制备BiFe_1‑xAl_xO₃(0≤x≤0.03)粉体，并在BiFe_1‑xAl_xO₃粉体的乙醇分散液中加入原硅酸四乙酯，于碱性条件下使得原硅酸四乙酯水解，反应得到核壳型BiFe_1‑xAl_xO₃@SiO₂复合材料，将粉体压制，烧结获得BiFe_1‑xAl_xO₃@SiO₂的复合陶瓷；本发明中制备反应操作简单，条件易控，制备温度低，包覆后的BiFe_1‑xAl_xO₃@SiO₂复合陶瓷漏电流密度下降了一个数量级、介电损耗减少、剩余极化值升高。

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，属于电子信息材料与器件应用方面，更具体的说是涉及核壳型铝掺杂铁酸铋/二氧化硅复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

多铁材料(Multiferroics)是指同时存在多种铁性(铁电性、铁磁性、铁弹性)有序，并且能够通过铁磁性与铁电性的相互作用产生磁电耦合效应(MagnetoelectricEffects，ME)的材料。

磁电耦合效应决定了多铁材料能在磁矩与电极化之间相互调控，可用于新一代电写磁读记忆材料的设计，为下一代功能电子学信息记录器的设计提供了一个额外的自由度。同时，利用多铁材料居里点(TC)附近的介电常数与磁导率，可制备出大电感一体化和高电容的电子元器件，以减少高密度电路板上器件数量，为解决电感性器件与电容性器件相互干扰问题提供了新的思路。

在众多的多铁性材料中，铁酸铋(BiFeO₃)具有最高的铁电居里温度(TC≈830℃)和较高的反铁磁转变温度(TN≈370℃)，这使BiFeO₃成为近年来凝聚态物理、材料科学领域的重点研究热点之一。然而，BiFeO₃合成温度范围窄，在较高温烧结制备过程中会引起Fe离子价态波动(Fe³⁺→Fe²⁺)和Bi₂O₃的挥发，在材料内部形成氧空位和杂项，导致材料漏电流大、矫顽场大、剩余极化小、介电损耗高、低电阻率等一系列缺点。

现有的离子掺杂技术提高了BiFeO₃的铁磁性能，但是材料漏电流密度大、剩余极化值低的问题仍旧存在。因此，研制一种致密度高、低漏电流密度、低介电损耗的复合陶瓷是本领域是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种致密度高、低漏电流密度、低介电损耗的BiFe_1-xAl_xO₃@SiO₂复合陶瓷。