[发明专利]一种锆掺杂锰酸钆多铁陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锆掺杂锰酸钆多铁陶瓷及其制备方法，属于电子陶瓷技术领域。该陶瓷材料的化学式为GdMn_1‑xZr_xO₃，其中，掺杂量x的范围为：0＜x≤0.10。GdMn_1‑xZr_xO₃粉体采用溶胶凝胶法制备。该陶瓷材料具备单相结构、室温巨介电性能和低温磁性，并且通过改变Zr⁴⁺的掺杂量可以调节材料的介电性能和磁性。本发明制备工艺简单，烧结成相温度低，烧结时间短，成本低，环保无害，在高介电电容器、信息存储、敏感磁电传感器、能量转换器和滤波器等领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于多铁性陶瓷材料技术领域，具体涉及非磁性高价态过渡金属离子Zr⁴⁺掺杂锰酸钆多铁陶瓷及其制备方法。

背景技术

多铁性材料同时具有铁电、(反)铁磁、铁弹等两种或两种以上铁性有序, 并且由于多种序参量之间的相互耦合作用而产生磁电耦合、磁介电效应、磁阻效应等新的物理效应，在新型磁电器件、自旋电子学、换能器、传感器、存储器等高技术领域具有巨大的应用前景，已经成为国际上的研究热电。

正交钙钛矿结构的强关联体系锰酸钆（GdMnO₃）是单相多铁材料的核心成员与代表，具有独特而复杂的物理特征。GdMnO₃基态属于A型反铁磁有序相，温度在~40K、20K、7K时，因Gd³⁺、Mn³⁺自旋结构的改变，GdMnO₃分别由顺磁结构→反铁磁结构→铁磁结构→亚铁磁结构，且每次磁相变均伴随晶格演化，具有很好的自旋-晶格耦合效应；更引人注意的是，最新研究发现GdMnO₃陶瓷室温无外加磁场下显示铁电性。结构简单的GdMnO₃展现出的不同寻常的物理内涵，同时其显著的磁控电效应使其成为多功能磁电子器件中极具应用潜力的候选材料。

研究表明通过离子替代可以调控材料的微观结构进而影响其物理性质。本发明采用溶胶凝胶法制备GdMnO₃多铁性陶瓷，通过Zr⁴⁺离子进行Mn位替代，所制备的GdMn_1-xZr_xO₃具有明显低温磁性的同时展现出室温巨介电性。目前，尚未见采用溶胶凝胶法制备Zr⁴⁺掺杂GdMnO₃多铁性陶瓷材料的报道。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种锆掺杂锰酸钆多铁陶瓷及其制备方法，本制备方法得到的陶瓷材料有明显低温磁性的同时展现出室温巨介电性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种锆掺杂锰酸钆多铁陶瓷，其化学式为GdMn_1-xZr_xO₃，其中，锆掺杂量x的范围为：0＜x≤0.10。

所述的锆掺杂锰酸钆多铁陶瓷的制备方法，包括以下步骤：