[发明专利]A位钡、钙双掺杂铁酸铋钙钛矿介电材料及其制备方法

说明书

本发明属于铁酸铋钙钛矿介电材料制备技术领域，具体涉及一种A位钡、钙双掺杂铁酸铋钙钛矿介电材料及其制备方法，本发明以Bi(NO₃)₃·5H₂O，Fe(NO₃)₃·9H₂O，Ca(NO₃)₂·6H₂O，Ba(NO₃)₂为原材料，以蒸馏水作为溶剂。添加HNO₃调节pH＝3。随后依次加入乙二胺四乙酸、葡萄糖和丙烯酰胺单体，将所得的混合溶液在80℃的水浴加热并连续搅拌，溶剂蒸发形成湿凝胶。然后干燥得到干凝胶，最后600～800℃下持续退火3h得到介电材料。本发明利用Ca和Ba共掺BFO多铁材料的A位，制备的材料增强了现有材料的电性能和磁性能，从而降低了介电材料的漏电情况。

技术领域

本发明属于铁酸铋钙钛矿介电材料制备技术领域，具体涉及一种A位钡、钙双掺杂铁酸铋钙钛矿介电材料及其制备方法。

背景技术

多铁性材料是指材料中包含两种及两种以上铁的基本性能，同时由于其物理机制以及在信息存储过程、自旋电子学、多态记忆等方面的潜在应用而被人们热门研究。在多铁性材料中，具有居里温度为830℃和奈尔温度为370℃的BiFeO₃(BFO)是一种罕见的多铁材料，且这种材料主要以陶瓷、薄膜和单晶的形式被人们研究。BFO属于菱形结构，其空间点群为R3m，a＝0.39nm，α＝89.5°。近年来，不少学者用溶胶凝胶法研究单相的BFO。然而，BFO粉体的技术应用程序的性能与标准的多铁性材料相比，由于其低饱和磁化强度、高渗漏问题，以及在室温下的线性磁电效应等仍不能满足需求。因此，人们把焦点放对BFO掺杂上，通过对其A位、B位或A-B位掺杂改善其多铁性能。目前，大量的性能改善集中在微量的掺杂方面，例如，Prachi Sharma等人(Prachi Sharma，Vivek Verma.Structural,magnetic andelectrical properties of La and Mn co-substituted BFO samples prepared by thesol–gel technique[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2015,374：18-21)合成Bi_1-xLa_xFe_1-yMn_yO₃材料，结果表明：随着频率增大而介电常数降低，并且随着La不断地替代，样品的饱和磁化强度(Ps)、剩余磁化强度(Pr)、矫顽力(Hc)等逐渐增大。Lin等人(Lin Peng-Ting,Li Xiang,Zhang Li,Yin Jin-Hua,Cheng Xing-Wang,Wang Zhi-Hong,WuYu-Chuan and Wu Guang-Heng.La-doped BiFeO₃：Synthesis and multiferroicproperty study[J].Chin.Phys.B,2014,23(4)：04771)合成La掺杂的BFO样品并对其多铁性能进行研究，其结果表明：La掺杂能提升样品的铁磁性能。Xu等人(CHEN Ruqi，ZHUGuiwen，XU Chudong.Structural and Properties of BiFeO₃Thin Film Using aChemical Solution Deposition Method[J].ACTA SCIENTIARUM NATURALIUMUNIVERSITATIS SUNYATSENI,2015，54(1)：79-83)研究了La和V共掺的BFO，结果发现：与单掺的BFO相比，共掺的材料的漏电流密度降低一到两个数量级。从上结论我们我们知道，BFO共掺与单掺相比显现出更大的电和磁性能并且能减低其漏电性能。

然而，由于不同的元素具有不同的性质，不元素的不同掺杂量都会影响最终介电材料的性能，随着科学技术的不断发展，对介电材料的电和磁性能要求更高，现有技术中的BFO共掺元素材料电和磁性能有待进一步提高。