[发明专利]一种多铁性固溶体陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多铁性固溶体陶瓷及其制备方法，该多铁性固溶体陶瓷的化学组成表示为(1‑x‑y)BiFeO₃‑xLaFeO₃‑yPbFeO_2.5，其中x为LaFeO₃的摩尔百分比，y为PbFeO_2.5的摩尔百分比，0≤x≤0.10，0≤y≤0.35。本发明采用三元固溶体系，分别为BiFeO₃、LaFeO₃和PbFeO_2.5，其分别具有不同的效果，其中BFO具有本征的磁电耦合效应，LFO可以降低BFO的损耗，稳定BFO的结构使PbFeO_2.5更容易固溶进去，PbFeO_2.5可以进一步降低损耗，同时提高磁性和磁电耦合效应。本发明分别将BiFeO₃粉体、LaFeO₃粉体和PbFeO_2.5粉体制备出来，然后在一起造粒、烧结。这种制备方法，可以有效降低最终固溶体烧结成型的温度，进而减少Bi和Pb元素在高温下的挥发。

技术领域

本发明涉及信息存储材料技术领域，特别是涉及一种多铁性固溶体陶瓷及其制备方法。

背景技术

多铁材料是一种电、磁和结构序相互耦合的材料，它同时具有两种或者三种“铁性体”的性质：铁电性，铁磁性和铁弹性。采用多铁材料制备的新型非易失性存储器，比传统存储器的存储密度更高，功耗更低，响应速度更快，是下一代存储器的有力竞争者。其中，BiFeO₃(BFO)是唯一同时具有高居里温度(T_c～1103K)和高尼尔温度(T_N～643K)的单相多铁材料。BFO单相多铁材料中有着丰富的物理现象，并且有许多潜在的应用，可用于传感器、多态存储和非易失性磁电存储等功能器件，一直是国内外研究的热门。

但是，BFO的应用面临着一些挑战，比如，在空气中不稳定，容易出现寄生相和杂相，并且电绝缘性较差，微观铁磁矩非常弱(约10^-6μ_B每个铁原子)，导致BiFeO₃基多铁性固溶体陶瓷损耗大，磁电耦合效应低。

发明内容

鉴于上述状况，本发明提供一种多铁性固溶体陶瓷及制备方法，以解决BiFeO₃基多铁性固溶体陶瓷损耗大，磁电耦合效应低的问题。

本发明的一方面提供一种多铁性固溶体陶瓷，其化学组成表示为(1-x-y)BiFeO₃-xLaFeO₃-yPbFeO_2.5，其中x为LaFeO₃的摩尔百分比，y为PbFeO_2.5的摩尔百分比，0≤x≤0.10，0≤y≤0.35。

其中，优选的，x的值为0.10，y的值为0.30。

本发明的另一方面提供了上述多铁性固溶体陶瓷的制备方法，包括：

步骤1，预备粉体原料Bi₂O₃、Fe₂O₃、La₂O₃、PbO；

步骤2，按化学式BiFeO₃称取对应比例的Bi₂O₃和Fe₂O₃，加入无水乙醇进行球磨混合6h，将混合后的浆料取出后在烘箱中90℃下烘6h，过80目筛，将过好筛后的混合粉料放入氧化铝坩埚中，在空气气氛中以750℃的温度预烧2个小时使混合原料充分反应生成BiFeO₃的预烧粉末，将预烧好的BiFeO₃粉体经过充分的研磨过筛然后再次加无水乙醇球磨，球磨时间仍为6h，待球磨浆料在90℃下烘干后再过120目筛，得到粒径均匀的BiFeO₃粉末；