[发明专利]一种尖晶石型四方相CuFe2O4铁磁性薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜及其制备方法。

背景技术

尖晶石型铁氧体属于一种多功能半导体材料，尤其是一种重要的磁性材料。尖晶石型铁氧体的薄膜在光学性质、电学性质、磁学性质等众多方面展现出许多新型的特性。所以对尖晶石型铁磁性薄膜的深入研究和对其开发利用具有相当重要的意义。

具有这种结构的尖晶石型铁氧体是从自然界的一种矿物MgAl₂O₄之中得来，这是一种按立方晶系结晶的矿物。这种尖晶石晶体的结构最开始是由Bragg(布喇格)和Nishikawa所确定的。这一类型尖晶石型铁氧体是以立方晶系结构构成的一种晶体，它的化学分子通式是 MeFe₂O₄，其中Me代表二价金属离子，Me可以是Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等离子。这其中铁是三价离子，同样铁离子也可以被其它如Cr³⁺、A1³⁺等三价金属离子所取代。按照晶体结构化学理论，在铁酸铜晶体结构中Cu²⁺主要占据八面体位置，可以用Fe[CuFe]O₄来表达。

目前，并没有采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜及其制备方法，该方法能够制备出具有优异强铁磁性能的CuFe₂O₄晶态薄膜。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将硝酸铜和硝酸铁按摩尔比为1:2溶于乙二醇甲醚中，搅拌均匀后再加入醋酸酐，得到CuFe₂O₄前驱液；

步骤2：采用旋涂法在基片上旋涂CuFe₂O₄前驱液，得CuFe₂O₄湿膜，CuFe₂O₄湿膜经匀胶后在250～300℃下烘烤得干膜，再于600～750℃下在空气中退火，得到晶态CuFe₂O₄薄膜；

步骤3：待晶态CuFe₂O₄薄膜冷却后，在晶态CuFe₂O₄薄膜上重复步骤2，直至达到所需厚度，得到尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜。

所述的CuFe₂O₄前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为(3.5～4.5):1，CuFe₂O₄前驱液中 Fe离子的浓度为0.3～0.5mol/L。

所述步骤2在进行前，先将基片表面清洗干净，然后在紫外光下照射处理，使基片表面达到原子清洁度。

所述的基片为FTO/玻璃基片、Si基片、SrTiO₃单晶基片或LaNiO₃单晶基片。

所述步骤2中匀胶时的匀胶转速为4200～4500r/min，匀胶时间为7～10s。

所述步骤2中匀胶后的烘烤时间为10～15min。

所述步骤2中的退火时间为25～30min。

所述的尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜由10～15层晶态CuFe₂O₄薄膜构成。

所述的尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜的制备方法制得的尖晶石型四方相CuFe₂O₄铁磁性薄膜，该薄膜的结构式为CuFe₂O₄，其结构为四方相的尖晶石结构，空间点群为I4₁/amd (141)。