[发明专利]一种窄禁带铋层状共生结构铁电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种窄禁带铋层状共生结构铁电材料，其特征在于，所述窄禁带铋层状共生结构铁电材料的分子式为Bi₄Ti₃O₁₂-Bi₅Ti₃FeO₁₅；所述窄禁带铋层状共生结构铁电材料具有长程有序的BiT-BTF超周期结构，所述超周期结构中Bi₄Ti₃O₁₂单层与Bi₅Ti₃FeO₁₅单层沿c轴交替排列。

2.根据权利要求1所述的窄禁带铋层状共生结构铁电材料，其特征在于，所述窄禁带铋层状共生结构铁电材料的居里温度为730～750℃，材料的禁带宽度为0.8～0.9 eV；优选地，所述窄禁带铋层状共生结构铁电材料的居里点为745℃，禁带宽度为0.87eV。

3.一种如权利要求1或2所述的窄禁带铋层状共生结构铁电材料的制备方法，其特征在于，包括：

（1）按照摩尔比9:12:1称取Bi₂O₃粉体、TiO₂粉体、Fe₂O₃粉体并混合，得到固体混合物；

（2）将所得固体混合物在750～820℃下预烧结4～8小时后，再经粉碎，得到中间粉体1；

（3）将所得中间粉体1在900～1050℃下煅烧12～24小时后，再经粉碎，得到中间粉体2；

（4）将所得中间粉体2再重复步骤（3）至少1次，得到BiT-BTF结构粉体；

（5）将所得BiT-BTF结构粉体、粘结剂混合后造粒并压制成型，得到素坯；

（6）将所得素坯经排胶后，在1050～1150℃下烧结1～6小时后，得到所述窄禁带铋层状共生结构铁电材料。

4.根据权利要求3的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述Bi₂O₃粉体的粒径为50 nm～2μm；所述TiO₂粉体的粒径为50 nm～1μm；所述Fe₂O₃粉体的粒径为50 nm～1μm。

5.根据权利要求3或4的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，称取所述Bi₂O₃粉体时过量1～5mol%。

6.根据权利要求3-5中任一项的制备方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中，所述粉碎的方式为球磨混合；所述球磨混合的转速为400～1000转/分，时间为6～12小时。

7.根据权利要求3-6中任一项的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述粘结剂为聚乙烯醇PVA、聚乙烯醇缩甲醛PVB和聚碳酸亚丙脂PPC中的至少一种，加入量为BiT-BTF结构粉体质量的5～10wt%。

8.根据权利要求3-7中任一项的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述压制成型的方式为干压成型，所述干压成型的压力为10～240MPa。

9.根据权利要求3-8中任一项的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，所述排胶的温度为550～650℃，时间为1～2小时。

10.根据权利要求3-9中任一项的制备方法，其特征在于，所述中间粉体2的煅烧的温度按照煅烧的次数逐步增加，以促进微观成分和结构的均匀化。