[发明专利]一种具有丰富磁性质的磁性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，特别涉及一种具有ZrCuSiAs型晶体结构的磁性材料及其制备方法。

背景技术

磁性材料是种类繁多，广泛应用于电机、电力、信息、医疗等行业的功能材料，根据其用途大致可分为：永磁、软磁、磁记录、旋磁、隐身、磁致冷、磁传感器、磁光、磁卡、磁致伸缩材料以及自旋电子学材料等；根据磁有序结构分为铁磁、亚铁磁、反铁磁、顺磁以及超顺磁材料。磁性材料的研究和应用主要集中于3d过渡金属及其化合物材料，20世纪初期，人工合成了FeSi、FeNi、FeCoNi等磁性合金，并广泛应用于电力、电机工业；20世纪中期，铁氧体进入规模生产，由于其饱和磁化强度较低、电阻率高、介电常数大，在无线电通讯、磁记录、雷达导航、遥测等方面获得了重要应用；20世纪60年代，自稀土永磁材料被发现以来，经历了SmCo₅，Sm₂Co₁₇和Nd₂Fe₁₄B等三个发展阶段，稀土永磁材料具有高的最大磁能积、矫顽力、剩余磁化强度以及高的居里温度和稳定性，应用领域极为广泛。另外，稀土永磁器件可使应用产品尺寸进一步缩小，而且性能大幅度改善，可应用于笔记本电脑、小型机器人等产业；20世纪80年代，发现了纳米磁性材料和自旋电子学材料，特别是巨磁电阻效应、庞磁电阻效应以及隧道磁电阻效应的发现已获重要应用，如读出磁头等高灵敏度的传感器、磁随机存储器、磁控晶体管等，自旋电子学现已发展成为磁性材料研究领域的新学科；随着科学技术的发展，新的磁性材料仍然在不断涌现。

磁性材料在不同的磁场和温度下发生磁相变，表现出铁磁、亚铁磁、反铁磁、顺磁等磁性质，在受外磁场或其他物理作用时，表现出特殊的磁力、磁热、磁光、磁电等效应。一些磁性材料，在特定温度下，展现出变磁性转变现象，变磁性转变是指在外磁场作用下，磁化强度先是线性增加，随外磁场强度的增加，磁化强度突然增加的现象，也就是低场磁状态到高场磁状态的转变，或者是从反铁磁态到铁磁态的自旋跳跃转变。变磁性转变在许多种磁性材料中观察到，如LaCuO₄、CeRu₂Si₂、Gd₅Ge₄、Na_0.85CoO₂、Sr₃Ru₂O₇、La_2-2xSr_1+2xMn₂O₇等。变磁性转变在巨磁阻材料、巨磁热材料和磁致伸缩材料中扮演重要角色。

2008年初，科学家发现了一类新的高温超导材料——铁基超导材料，引起了科学界的广泛关注，除了对其超导电性的研究以外，母体材料的磁性质也成为当前科学研究中的一个热点课题，例如LaFeAsO在137K发生了反铁磁转变(《Nature》第453卷，第899页)，EuFe₂As₂分别在200K和20K经历了两个反铁磁转变(《Physical Review B》第78卷，第052501页)。将LaFeAsO中的Fe元素用Co元素代换形成LaCoAsO材料，研究表明该材料是一种铁磁材料，铁磁转变温度为66K，再将LaCoAsO中的As元素用P元素来代换形成LaCoPO铁磁材料，铁磁转变温度为43K(《Physical Review B》第77卷，第224331页)。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有丰富磁性质的磁性材料，该磁性材料具有丰富的磁性质，随组分和温度的变化，磁性质发生有规律的变化，因此可制成沿某一方向成分呈梯度分布的多组分梯度功能材料，也可应用于磁性隧道结等；由于随含Fe量的不同，磁性发生了明显的变化，在多元器件中使用该种材料，在不同部分选择不同的组分便可满足多元体系的需求，同时解决了兼容性问题。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种具有丰富磁性质的磁性材料，其分子式为SmCo_1-xFe_xAsO，0＜x＜0.3，具有ZrCuSiAs型晶体结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：