[发明专利]一种新型铁电半导体固体电解质材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种新型铁电半导体固体电解质材料及其制备方法与应用，属于电子信息材料与元器件技术领域。本发明通过将纯度大于99.9％的化学原料ZnO、Fe₂O₃分别按Zn₂Fe₃O₇化学式称量混合，随后经球磨、烘干与过筛得到粉料，将粉料压片，并将压片于1100℃～1300℃的条件下焙烧2～6小时，即得新型铁电半导体固体电解质材料。本发明基于层状氧空位材料设计机理，采用传统固相法研制出一种新型铁电半导体固体电解质材料Zn₂Fe₃O₇，该材料同时具有铁电性、半导体特性以及离子导电性，可广泛应用于集成电路、固态电池等领域，且该制备方法操作简单、成本低廉，具有良好的工业化应用潜力。

技术领域

本发明属于电子信息材料与元器件技术领域，涉及一种新型铁电半导体固体电解质材料及其制备方法与应用。

背景技术

铁电材料有着丰富的物理内涵，除了具备铁电性之外，还具有压电性、介电性、热释电性、光电效应、声光效应、光折变效应以及非线性光学效应等众多性能，可用于制备电容器件、压力传感器、铁电存储器、波导管、光学存储器等一系列电子元件，因此，铁电材料具有广阔的应用前景。

目前，大部分铁电器件仅单独用到了铁电材料中的单一性能，将铁电材料中的性能综合在一起或者将铁电技术同半导体等其它技术结合在一起的集成铁电材料有着更为强大的功能。

本发明基于层状氧空位材料设计机理，改变A位二价阳离子及B位Fe离子的组成比例，采用传统固相法研制出一种新型铁电半导体固体电解质材料，该材料同时具有铁电性、半导体特性以及离子导电性，国内外未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种新型铁电半导体固体电解质材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种新型铁电半导体固体电解质材料，所述铁电半导体固体电解质材料为锌铁氧体陶瓷材料，其电阻率温度特性为典型的半导体，且具有一定的铁电性，同时具有离子导电性。上述材料的化学式为Zn₂Fe₃O₇。

本发明的另一目的是提供一种上述新型铁电半导体固体电解质材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型铁电半导体固体电解质材料的制备方法，具体步骤包括：

(1)将ZnO和Fe₂O₃按照摩尔比4：3称量并混合，得到混合物1；

(2)将混合物1球磨48小时后，烘干、过筛得到粉料，随后将粉料压片；

(3)将压片在1100℃～1300℃的条件下焙烧2～6小时，即得新型铁电半导体固体电解质材料。

上述煅烧温度优选1180℃～1240℃。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明公开的制备方法为传统的固相法，操作简单、成本低廉，适于规模化生产。

优选的，所述ZnO和Fe₂O₃的纯度均大于99.9％。

优选的，所述压片步骤为：将粉料在2MPa的压力条件下压制成Φ12mm×1mm的圆片。

示范性的，本发明的制备方案为：