[发明专利]一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法，是在石英基片上制备晶态纳米钡铁氧体薄膜，通过制备工艺的优化，得到高纯度的铈掺杂钡铁氧体纳米薄膜，薄膜可用于制备磁记录材料、吸波材料。

背景技术

目前对纳米钡铁氧体材料的研究表明，该材料存在吸波性能不理想、吸波频段有待进一步拓宽的问题。稀土元素具有丰富的f层电子，其化合物本身就是具有优良磁性能的吸波材料，因而稀土元素的掺入，必然会对钡铁氧体的整个体系吸波性能的改善发挥较大的作用。目前，已有文献报道利用稀土元素的掺入来制备纳米钡铁氧体粉体，但对纳米钡铁氧体吸波性能的改善作用并不理想。由于纳米钡铁氧体薄膜在垂直磁记录、微波器件以及磁光存储方面诱人的应用前景，因而目前已有文献报道利用溅射沉积、化学气相沉积来制备纳米钡铁氧体薄膜。

纳米薄膜有多种制备方法，主要可分为物理方法和化学方法两大类。其中经常使用的物理方法包括粒子束溅射沉积、磁控溅射沉积，以及新近出现的低能团簇束沉积法；化学方法包括(有机金属化合物)化学气相沉积(MOCVD)法、电沉积法、热解法和溶胶-凝胶法等。目前，国内外对稀土元素掺杂钡铁氧体的报道较少，且大部分报道集中在粉体材料及其制备上。有关铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其利用溶胶—凝胶法来制备的研究尚未见报道。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法

技术方案

本发明的基本思想是：一般当稀土元素加入时，由于稀土离子半径比较大，取代部分铁氧体中的离子半径小的元素，使晶格常数变大，从而出现晶格畸变，提高物理活性，提高介电损耗和涡流损耗。因此，稀土元素——铈的掺入，必然会给钡铁氧体的整个体系及吸波性能的改善起到较大的作用，是纳米铁氧体吸收剂改性的重要途径之一。

本发明所提出的铈掺杂钡铁氧体纳米薄膜及其制备方法，是在石英基片上制备晶态纳米钡铁氧体薄膜，通过制备工艺的优化，得到高纯度的铈掺杂钡铁氧体纳米薄膜，薄膜可用于制备磁记录材料、吸波材料。

一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜，其特征在于配方如下：乙二醇1.48～1.60g/100ml、柠檬酸2.51～2.71g/100ml、硝酸铁1.74g/100ml、硝酸钡0.125g/100ml和硝酸铈0.04～0.125g/100ml。

一种制备所述铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将主盐硝酸钡和硝酸铈放入A容器中，加入蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；

步骤2：将主盐硝酸铁放入B容器中，加入蒸馏水使溶液黏度为2～4mPa·s，搅拌至完全溶解；

步骤3：将柠檬酸加入B烧杯中，搅拌至完全溶解；

步骤4：将A容器中的物质加入B容器中，搅拌5min；缓慢加入乙二醇，继续搅拌并使温度控制在70～80℃之间，缓慢蒸发以得到溶胶；

步骤5、将二氧化硅基片放入溶胶中浸泡，采用浸渍-提拉法涂膜；以2～2.5mm/s的速率垂直向上提拉出液面，形成溶胶膜，在干燥空气中放置后转变成凝胶膜；

步骤6、在400℃将步骤5得到的薄膜进行预烧；

步骤7、不断重复10到15次步骤5和步骤6，直至达到所需的厚度；

步骤8、将步骤7得到的薄膜在900℃进行焙烧，即得到铈掺杂钡铁氧体薄膜。

有益效果

本发明研制的铈掺杂钡铁氧体薄膜的特点在于(1)铈元素完全进入到钡铁氧体的晶格中，使半径较大的稀土元素扩大了钡铁氧体的晶格尺寸，从而增加铁氧体薄膜的吸波性能；(2)通过不同比例铈的掺杂可以调整稀土掺杂钡铁氧体薄膜的磁性能，即调整其矫顽力和饱和磁化强度；(3)通过不同比例铈的掺杂可以调整铈掺杂钡铁氧体薄膜的吸波性能，即调整其损耗正切值的吸收峰的高度和宽度。

本发明提出的铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜的制备方法，该法主要有三点优点：第一，工艺流程简单、成本低，对生产设备要求不高。第二，便于在各种不同形状的基底上制备薄膜，甚至可以在粉末材料的颗粒表面制备一层包覆膜，可在较大尺寸的基片上成膜；第三，易制得均匀的多组分氧化物膜，易于定量掺杂，可以有效地控制薄膜成分及微观结构。

附图说明

图1：BaCe_xFe_12-xO₁₉薄膜的XRD图谱

图2：铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜的FESEM图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

实施例1：