六角稀土铁氧化物单相多铁性材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于六角稀土铁氧化物单相多铁性材料技术领域，公开了一种六角稀土铁氧化物单相多铁性材料及其制备方法和应用；所述材料以六角稀土铁氧化物Lu

【技术实现步骤摘要】
六角稀土铁氧化物单相多铁性材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及六角稀土铁氧化物单相多铁性材料
，尤其涉及一种六角稀土铁氧化物单相多铁性材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]当今社会，随着信息社会的不断发展，人们对于高密度数据存储介质的需求日趋迫切，尤其是具有高效，廉价且容量充足的数据存储能力的存储介质对当前信息技术的发展有着至关重要的作用。多铁性材料是一种存在铁磁性、铁电性、铁弹性和铁涡性中两种或两种以上基础铁性序的重要功能材料。这些材料中多个基础铁性序之间存在耦合作用，比如：材料内实现电场控制磁性或者磁场控制电极化性，实现多种自由度之间的调控并得到应用，这能够极大提高存储介质的存储密度，在高密度存储等领域具有广泛的应用前景。
[0003]六角稀土铁氧化物(h
‑
RFeO3)是一种新型的单相多铁性材料，它是几何铁电体，铁电性来源于几何阻措，即材料内FeO5双锥发生结构畸变诱导的R位离子不能抵消的相对位移。体系结构畸变必然引起铁离子之间磁交换作用的变化，表现出强磁电耦合效应。因此，六角稀土铁氧化物是一种非常有前途的多铁性材料，在磁电传感器件、高密度存储器件等领域具有重大的应用前景，
[0004]六角稀土铁氧化物体系虽然具有高的铁电相变温度，然而体系的磁相变过低，磁化强度较低。目前，关于六角稀土铁氧化物体系的报道少之又少，因此，提供新的六角稀土铁氧化物体系化合物是非常重要的。虽然，现有技术中提出可以通过外延应力实现六角铁氧化物的制备，但是这类制备工艺要求很高，不利于推广使用。
[0005]为此，本专利技术提供一种六角稀土铁氧化物单相多铁性材料及其制备方法和应用。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种六角稀土铁氧化物单相多铁性材料及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的一种六角稀土铁氧化物单相多铁性材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术的第一个目的是提供一种六角稀土铁氧化物单相多铁性材料，以六角稀土铁氧化物Lu
0.5
Sc
0.5
FeO3为基质，并通过In
3+
掺杂六角稀土铁氧化物Lu
0.5
Sc
0.5
FeO3中Lu
3+
的位置得到，且其分子式为(Lu1‑
x
In
x
)
0.5
Sc
0.5
FeO3；
[0009]其中，x为In
3+
的掺杂浓度，且10mol％≤x≤40mol％。
[0010]进一步地，In
3+
的掺杂浓度x为10mol％≤x≤20mol％。
[0011]本专利技术的第二个目的是提供一种上述的六角稀土铁氧化物单相多铁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012]步骤1，按照分子式(Lu1‑
x
In
x
)
0.5
Sc
0.5
FeO3中的化学计量比，分别称取Lu源、 In源、Sc源、Fe源、以及O源，混合均匀，获得混合粉末；
[0013]步骤2，将获得的混合粉末于900～1100℃的温度下进行预烧结处理，随后于1150～1350℃下进行二次预烧结处理，获得前驱体材料；
[0014]步骤3，将所述前驱体材料研磨后，压制成片，随后于1300～1500℃的温度下烧结处理12～36h，获得所述六角稀土铁氧化物单相多铁性材料。
[0015]进一步地，所述Lu源、In源、Sc源、Fe源均为含有相应元素的氧化物，且所述O源由各个含有相应元素的氧化物中的氧提供。
[0016]进一步地，步骤2中，所述预烧结处理的时间为8～16h，升温速率为 3～10℃/min。
[0017]进一步地，步骤2中，所述二次预烧结处理的时间为8～16h，升温速率为 3～10℃/min。
[0018]进一步地，步骤3中，所述压制成片的加压压力为15～25Mpa，保压时间为5～10min。
[0019]进一步地，步骤3中，所述烧结处理的升温速率为3～10℃/min。
[0020]本专利技术的第三个目的是提供一种上述六角稀土铁氧化物单相多铁性材料在制备磁电传感器件、高密度存储器件中的应用。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0022]本专利技术的六角稀土铁氧化物单相多铁性材料(Lu1‑
x
In
x
)
0.5
Sc
0.5
FeO3性能优异，不仅在163K附近表现出磁转变，在低温还表现出自旋重取向，而且在高温段还存在另一个磁相变，同时磁相变温度随着掺杂量升高而升高至室温，极大提高了体系的磁相变温度；并且本专利技术的六角稀土铁氧化物单相多铁性材料在室温表现出磁滞现象，也说明材料在室温表现出磁有序现象，说明In掺杂的六角稀土铁氧化物单相多铁性材料可作为单相多铁性功能材料，经过探索甚至可以作为磁电耦合和高密度存储等功能材料。
[0023]本专利技术通过在六角LuFeO3体系，具体以六角稀土铁氧化物Lu
0.5
Sc
0.5
FeO3为基质，通过选用In
3+
掺杂离子半径大于In
3+
的Lu
3+
(在相同配位条件下)，从而增强了体系中K3型结构畸变，从而能够提高Lu
0.5
Sc
0.5
FeO3体系的磁相变温度；并且随着In
3+
掺杂量的增加，体系K3结构畸变会变大，体系的磁相变温度不会降低。
[0024]本专利技术制备方法简单方便、制备成本低，对仪器设备要低，适合工业化生产。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1和实施例2六角稀土铁氧化物单相多铁性材料的XRD图，其中，x＝0.1为实施例1的XRD图、x＝0.2为实施例2的XRD图；
[0026]图2为本专利技术实施例3和实施例4六角稀土铁氧化物单相多铁性材料的 XRD图，其中，x＝0.3为实施例3的XRD图、x＝0.4为实施例4的XRD图；
[0027]图3为本专利技术实施例1和实施例2六角稀土铁氧化物单相多铁性材料的 SEM图，其中，x＝0.1为实施例1的SEM图、x＝0.2为实施例2的SEM图；
[0028]图4为本专利技术实施例3和实施例4六角稀土铁氧化物单相多铁性材料的 SEM图，其中，x＝0.3为实施例3的SEM图、x＝0.4为实施例4的SEM图；
[0029]图5为本专利技术六角稀土铁氧化物单相多铁性材料的磁化强度随温度变化的曲线，其中，图5(a)为实施例1的磁化强度随温度变化的曲线、图5(b)为实施例2的磁化强度随温度变化的曲线、图5(c)为实施例3的磁化强度随温度变化的曲线、图5(d)为实施例4的磁化
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六角稀土铁氧化物单相多铁性材料，其特征在于，以六角稀土铁氧化物Lu
0.5
Sc
0.5
FeO3为基质，并通过In
3+
掺杂六角稀土铁氧化物Lu
0.5
Sc
0.5
FeO3中Lu
3+
的位置得到，其分子式为(Lu1‑
x
In
x
)
0.5
Sc
0.5
FeO3；其中，x为In
3+
的掺杂浓度，且10mol％≤x≤40mol％。2.如权利要求1所述的六角稀土铁氧化物单相多铁性材料，In
3+
的掺杂浓度x为10mol％≤x≤20mol％。3.一种权利要求1或2所述的六角稀土铁氧化物单相多铁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，按照分子式(Lu1‑
x
In
x
)
0.5
Sc
0.5
FeO3中的化学计量比，分别称取Lu源、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长材，袁园，贾浩宇，林树海，马胜灿，罗小华，方春生，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：