[发明专利]一种温度磁场薄膜传感材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种温度磁场薄膜传感材料及其制备方法，用钙离子和钡离子部分取代锰氧化物中镧离子，对锰氧化物材料的磁电阻特性和居里温度进行调制。首先采用溶胶凝胶法制备锰氧化物材料前驱体，然后将该材料前驱体粉末化并制成块体靶材，最后用脉冲激光沉积法将块体靶材沉积在衬底上并退火。采用溶胶凝胶法制备锰氧化物前驱体，使得锰氧化物材料混合比较均匀、产物粒径为纳米级且粒径均匀度较高，溶胶凝胶法具有操作简单、条件温和、易控制等特点；用脉冲激光沉积法沉积锰氧化物薄膜，具有质量好、均匀性高和材料组分稳定等特点，有效地保证了所得薄膜与靶材成分的一致。另外，薄膜结构还拓宽了锰氧化物材料的顺磁态—铁磁态转变温区。

技术领域

本发明涉及传感器材料技术领域，尤其涉及一种温度磁场薄膜传感材料及其制备方法。

背景技术

科学技术发展日新月异，特别是智能机器人技术和物联网技术的迅速发展，人们对现有的传感器技术有了更高的期许。人们希望能通过简单的传感器采集设备得到更多的信息，这是传统的传感器无法做到的。传统的传感器功能用途都比较单一，通常情况下，一个传感器只能测量一种类型的外界参数。例如，热电偶温度传感器只能测量环境中的温度，而不能测量其他类型的环境物理量；特斯拉计也只能测量环境中的磁场大小。随着材料技术不断进步，一批新的具有特殊性质的材料被开发出来，钙钛矿锰氧化物就是其中的一种。钙钛矿锰氧化物是一类具有庞磁电阻效应的材料，该材料具有传统材料无法比拟的磁电阻变化率。研究表明该钙钛矿锰氧化物材料的磁电阻能对温度和磁场强度变化产生响应，并且在居里温度附近是线性响应，但由于存在其居里温度较低、磁电阻变化率较小和顺磁态—铁磁态转变温区较窄等缺点，限制了该材料在传感器方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种温度磁场薄膜传感材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种温度磁场薄膜传感材料，首先采用溶胶凝胶法制备锰氧化物材料前驱体，然后将锰氧化物材料前驱体粉末化并制成块体靶材，最后用脉冲激光沉积法将该块体靶材沉积在绝缘的衬底上制得的钙钛矿锰氧化物薄膜。

本发明还公开一种温度磁场薄膜传感材料的制备方法，用于制备所述的一种温度磁场薄膜传感材料，制备方法包括以下步骤：

步骤1：采用溶胶凝胶法制备锰氧化物材料前驱体，

步骤2：将锰氧化物材料前驱体粉末化并制成块体靶材，

步骤3：用脉冲激光沉积法将该块体靶材沉积在绝缘的衬底上得到钙钛矿锰氧化物薄膜。

进一步地，用溶胶凝胶法制备锰氧化物材料前驱体时所用的材料包括镧源材料、钙源材料、钡源材料、锰源材料，所述镧源材料、钙源材料、钡源材料、锰源材料分别对应为硝酸镧、醋酸钙、硝酸钡、乙酸锰。

进一步地，所述步骤1中用溶胶凝胶法制备锰氧化物材料前驱体具体包括以下步骤：

1-1，将硝酸镧材料、醋酸钙材料、硝酸钡材料、乙酸锰材料按La2/3(Ca1-xBax)1/3MnO3中阳离子的物质的量之比进行准确称量，其中0.2≤x≤0.8，在80℃水浴和搅拌的情况下，完全溶于适量的去离子水中，得到透明无沉淀溶液A；

1-2，用柠檬酸作为分散剂，按柠檬酸与金属阳离子的物质的量之比为1.2∶1称取柠檬酸溶于适量的乙二醇中并不断搅拌，向溶液中滴加稀硝酸溶液至溶液透明，得到溶液B；

1-3，在水浴的情况下将溶液B缓慢地加入到溶液A中，不断地搅拌，直至得到干凝胶；

1-4，将干凝胶置于120℃鼓风干燥箱中进行干燥，直至得到疏松多孔的棕褐色干凝胶。

进一步地，所述步骤1-2中所述乙二醇的用量根据溶液B粘稠度的要求来确定其用量。