[发明专利]一种光学浮区法制备六方结构Ybx

说明书

本发明公开一种光学浮区法制备六方结构Ybsubgt;x/subgt;Insubgt;1‑x/subgt;FeOsubgt;3/subgt;单晶的生长方法。所述方法包括以下步骤：根据元素化学计量比称量氧化铁、氧化镱、氧化铟为原料并将其混合均匀，在800‑1200℃预烧结12‑24h，使得原料初步反应形成Ybsubgt;x/subgt;Insubgt;1‑x/subgt;FeOsubgt;3/subgt;而又不形成正交相；将预烧结后的材料等静压成型得到原料棒；将原料棒在1000‑1200℃烧结12‑24h，烧结过程中保持原料棒为水平状态，得到籽晶棒；将籽晶棒作为下料棒，将原料棒作为上料棒，进行晶体生长；晶体生长结束后降温，得到所述六方结构Ybsubgt;x/subgt;Insubgt;1‑x/subgt;FeOsubgt;3/subgt;单晶。

技术领域

本发明属于晶体生长领域，特别涉及一种光学浮区法制备六方结构Yb_xIn_1-xFeO₃单晶的生长方法。

背景技术

稀土铁氧化物RFeO₃(R为稀土元素，也称稀土正铁氧体)是指含有稀土元素的铁氧化物，是一种具有独特磁性、磁光和磁电相互作用的反铁磁绝缘体。近年来，稀土铁氧化物蕴含的丰富物理以及巨大的应用潜力，使其成为凝聚态和材料物理领域的最新研究热点之一。研究人员在稀土铁氧化物中发现了众多新奇的物理现象，如超快光磁、激光诱导超快自旋重取向、太赫兹磁子-极化子、磁相互作用中Dicke协作耦合、多铁性质等，推动了相关物理问题的深入理解。另外，稀土铁氧化物可以通过磁场以外的方法如电场来控制自旋翻转，有望在微型传感器和超快超高密度信息存储等方面获得应用。

在常规条件下，钙钛矿结构的RFeO₃属于正交晶系(空间群为Pbnm)，是非极性中心对称结构，不存在室温铁电极化。DyFeO₃和GdFeO₃晶体由于R³⁺与Fe³⁺交换收缩作用，在极低温度下具有磁电耦合效应。RFeO₃的反铁磁转变温度高达620-750K，只要能通过对称性调控，获得稳定的极性非中心对称结构，便可实现室温多铁性。作为典型的单相多铁性材料，六方RMnO₃(R＝Ho-Lu,Y,Sc，空间群为P63cm)的铁电居里温度大于1200K，但其磁有序温度TN通常小于100K，无法获得室温多铁性。理论预测六方RFeO₃具有与六方RMnO₃相同的极性非中心对称结构，故具有室温铁电性。与锰离子相比，铁离子3d轨道有更高的库伦排斥能，更容易形成绝缘态，铁离子之间还有更强的交换作用和更高的磁有序温度。因此，六方RFeO₃有望解决RMnO₃中常出现的漏电流和TN过低等问题。然而，当A位离子半径较小(如In³⁺，Sc³⁺和Ga³⁺等)时，ABO₃型钙钛矿形成三方极性结构(空间群为R3c)，能实现室温铁电极化，同时B位的Fe³⁺还能保证室温磁有序。但这导致BO₆八面体畸变非常大，通常需要高压条件才得以合成。

发明内容

针对上述问题，本发明的技术目的在于提供一种光学浮区法制备六方结构Yb_xIn_1-xFeO₃单晶的生长方法。所述方法成功制备了六方结构Yb_xIn_1-xFeO₃单晶，所得单晶表面光洁度、致密度和均匀性较为优异，具有很好的结晶质量。

本发明所述六方结构Yb_xIn_1-xFeO₃单晶的生长方法包括以下步骤：