[发明专利]铁磁绝缘材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种铁磁绝缘材料，其中，所述铁磁绝缘材料的化学式为BaFeO_x，在该化学式中x＝2.5‑3。本发明还提供一种制备本发明的铁磁绝缘材料的方法，包括如下步骤：(1)将含有Ba元素的氧化物与含有Fe元素的氧化物混合并研磨，然后烧结制得靶材；(2)在真空条件下将衬底加热，并采用脉冲激光轰击所述靶材，使得产生的等离子体羽辉沉积在所述衬底上；(3)羽辉在衬底上沉积后，进行退火，随后制得铁磁绝缘材料。本发明还提供本发明的铁磁绝缘材料或者本发明的方法制得的铁磁绝缘材料在非易失性存储元件、电动机或发电机的永磁体动力元件、声呐、检波器、混频器中的应用。本发明提供的铁磁绝缘材料不仅具有绝缘性能，还具有优异的铁磁性能。

技术领域

本发明属于材料领域。具体地，本发明涉及铁磁绝缘材料及其制备方法和应用。

背景技术

工业领域所用到的铁磁性绝缘体一般是各种铁氧体，主要是利用铁氧体的亚铁磁性。铁氧体磁铁的特点是，绝缘性能良好，介电性能优良，涡流和趋肤效应小，适合高频交流电使用。另外铁氧体磁铁的原料便宜，加工工艺简单，非常适合工业上大规模应用。铁氧体磁铁的化学性质也是很稳定的，不受环境或化学物质(除强酸外)腐蚀，表面不需要电镀处理。因此，铁氧体在高频弱电领域用途非常广泛。在各种电动手表、电话机、手机，扬声器，声呐，微波铁氧体器件都具备有广泛应用。

然而铁氧体在磁学性能上却非常平庸，单位体积存储磁能低，矫顽力较小，饱和磁化强度低。这限制了其在发电机，电动机等强电领域的应用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种新的铁磁绝缘材料，其在保持绝缘性能的基础上，还能提升铁磁性能。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的。

第一方面，本发明提供一种铁磁绝缘材料，其中，所述铁磁绝缘材料的化学式为BaFeO_x，在该化学式中x＝2.5-3。

优选地，在本发明所述的铁磁绝缘材料中，所述铁磁绝缘材料在0-240℃具有铁磁性。

优选地，在本发明所述的铁磁绝缘材料中，所述铁磁绝缘材料在27℃时的饱和磁化强度达到140emu/cm³。

本发明提供的铁磁绝缘材料在室温下有优良的铁磁性能，所谓的铁磁性能是指，材料在外加磁场中磁化以后，撤去外加磁场，依然自发的带有磁性。这是因为铁磁材料内部存在自发磁化，在外加磁场下，材料磁畴排列成接近一致的情况，在外加磁场消失后能够保留下来，因此存在磁性。所有磁铁均具有铁磁性，或者亚铁磁性。铁氧体一般是亚铁磁性。本发明所说BaFeO_x具有铁磁性指的是，在0-240℃具有铁磁性。

目前工业界普遍使用的铁磁绝缘体是铁氧体，铁氧体是亚铁磁体，其内部磁矩是间隔相反排列的，只是一个方向上的磁矩强于另一个方向，所以表现出磁性，其不足之处就在于磁性较弱。本发明提供的铁磁绝缘材料磁性较强，在27℃饱和磁化强度可达140emu/cm³。

本发明提供的铁磁绝缘材料是在钙钛矿单晶衬底上外延生长出来的，具有钙钛矿结构的材料。本发明提供的铁磁绝缘材料，因含氧量不同，其晶体结构有立方以及四方两种情况。

在一个优选的实施方案中，使用SrTiO₃衬底，所生长铁磁绝缘材料的化学式为BaFeO_2.541，其矫顽力大于现在的铁氧体材料，是一个性能优异的保持绝缘性能，同时也是磁性优良的材料。不论在强电还是弱电领域，都有着非常广泛的应用前景。

第二方面，本发明提供一种制备本发明的所述铁磁绝缘材料的方法，包括如下步骤：

(1)将含有Ba元素的氧化物与含有Fe元素的氧化物混合并研磨，然后烧结制得靶材；