[发明专利]铋铁氧室温多铁磁电耦合材料及制备方法、电子器件

说明书

一种新型铋铁氧室温多铁磁电耦合材料。所述新型铋铁氧室温多铁磁电耦合材料的结构式为AB_xO_y。其中A为Bi、Pb、Sb、Sn或稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡金属元素Fe、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Cu中的一种或多种，所述新型铋铁氧室温多铁磁电耦合材料构成六角晶体结构。所述新型铋铁氧室温多铁磁电耦合材料同时具有转变温度高于室温的铁电性和亚铁磁性。另外本发明还提供了一种新型铋铁氧室温多铁磁电耦合材料的制备方法以及采用所述新型铋铁氧室温多铁磁电耦合材料制成的电子器件。

技术领域

本发明涉及材料科学领域，尤其涉及一种铋铁氧室温多铁磁电耦合材料及制备方法、电子器件。

背景技术

多铁材料(Multiferroics)是同时具有(反)铁磁、(反)铁电和铁弹三种铁性特征中的两种或两种以上的材料。而磁电耦合材料是指材料在外界磁场或电场的作用下，材料的铁电极化状态或磁性状态发生改变，即可以实现电场控制材料的磁性状态或者可以实现外界磁场控制材料铁电极化状态的一类材料。单相多铁材料中可以实现磁电耦合效应的少之又少，尤其是在室温(300K)及以上能够实现磁电耦合效应更是屈指可数。迄今为止，单相多铁材料局限在于：一般的铁电材料大都是反铁磁性质，而反铁磁体宏观上不表现或者只表现为弱磁性，不能实现有效的磁极化特性的电场调控；而另外一些磁性材料中，经由特殊的磁序、结构序或者电荷序而产生铁电性质，虽其磁电耦合特性相对较强，但转变温度通常远低于室温，很大程度上制约其实际应用的前景。因此寻找一种室温下同时具有铁电和显著磁性并且能够实现有效磁电耦合的多铁材料是业界近几十年的研究夙愿。

发明内容

基于此，有必要针对当前室温强铁电、磁性单相多铁材料以及显著室温磁电耦合效应的缺失，提供一种铋铁氧室温多铁磁电耦合材料及制备方法、电子器件。

一种铋铁氧室温多铁磁电耦合材料，所述铋铁氧室温多铁磁电耦合材料的结构式为AB_xO_y，其中A为Bi、Pb、Sb、Sn或稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡金属元素Fe、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Cu中的一种或多种，所述铋铁氧室温多铁磁电耦合材料具有六角晶体结构。x的取值为4-6.5，y的取值为7.5-10.5。

在其中一个实施例中，所述稀土金属元素为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和Sc中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述铋铁氧室温多铁磁电耦合材料为BiFe_xO_y，x的取值范围4-6.5，y的取值范围为7.5-10.5。

在其中一个实施例中，所述铋铁氧室温多铁磁电耦合材料在小于等于800K时具有铁电性，在小于等于600K时具有铁磁性或亚铁磁性。

在其中一个实施例中，在低于600K的温度范围内，所述铋铁氧室温多铁磁电耦合材料的铁电性和铁磁性或者亚铁磁性共存。

在其中一个实施例中，所述铋铁氧室温多铁磁电耦合材料为BiFe_32/6O_19/2。

一种铋铁氧室温多铁磁电耦合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供基底和含有ABO组分的材料，其中A为Bi、Pb、Sb、Sn或稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡金属元素Fe、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Cu中的一种或多种，加热使所述含有ABO组分的材料产生分子束、原子束或等离子体；

将所述分子束、原子束或等离子体沉积到所述基底，以形成所述铋铁氧室温多铁磁电耦合材料。

在其中一个实施例中，所述加热所述含有ABO组分的材料产生分子束、原子束或等离子体的步骤，包括：