[发明专利]一种单相陶瓷靶材及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种单相陶瓷靶材的制备方法，包括：称取原料加入有机溶剂中进行球磨混匀后，再进行煅烧后过筛；将过筛后的粉体，压制成胚体，并对该胚体进行预烧结；进行预烧结后胚体研碎和加入有机溶剂中进行球磨混匀后将所得粉体再压制成胚体并预烧结的过程一次或多次；将所得胚体于1023‑1173K温度下进行成型烧结。本发明所提供的制备方法，研磨、煅烧和烧结所需时间短，操作温度低，烧结过程中无需添加烧结助剂。整个方法对设备要求低，制备效率高，有利于节约能源和降低成本。本发明还公开了一种单相陶瓷靶材及其在电子器件中的用途，制备出的陶瓷靶材均匀致密，在低温和室温下均具有铁磁性，所述单相陶瓷靶材可用于制备电子器件中的薄膜材料。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种单相陶瓷靶材及其制备方法和用途。

背景技术

多铁性材料是一种同时具有铁磁、铁电、铁弹等两种及两种以上铁性的新型多功能材料，而且由于各种铁性之间的耦合，还会产生压磁效应、磁电效应以及磁控极化反转等效应，使其在数据存储、自旋电子学和微电子学等领域具有广阔的应用前景，受到人们的广泛关注。但是，目前绝大多数单相多铁性材料的居里温度都低于室温，且在室温下无法获得铁磁性。铁酸铋(BiFeO₃)具有较高的居里转变温度(Tc＝1103K)，是目前极少数在室温条件下同时具有铁电性和寄生弱铁磁性的材料。对于铁酸铋陶瓷而言，制备出单相、绝缘性好、具有优良铁电性质的陶瓷已是相当困难，而在此基础上还能在室温下表现出铁磁性则是更为困难。

现有报道的类似组分的单相陶瓷靶材制备方法需要的研磨时间长，烧结温度高，烧结时间长。而铋元素熔点为544.45K，在较高的温度下烧结时，容易挥发，使得铋元素损失，还极易出现其他的物相使得陶瓷不纯。且在具体的制备过程中，获得致密均匀，在室温下表现出铁磁性的单相陶瓷靶材工艺复杂，烧结困难，加入不同掺杂离子后又会出现居里温度降低，形成杂相等问题。

发明内容

因此，鉴于上述单相陶瓷靶材制备中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种单相陶瓷靶材的制备方法，该制备方法中研磨、煅烧和烧结等工艺操作时间短，而且操作温度低，对设备要求低，且烧结过程中无需添加粘合剂等烧结助剂。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种单相陶瓷靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

称取原料加入有机溶剂中进行球磨混匀后，再进行煅烧后过筛；

将过筛后的粉体，压制成胚体，并对该胚体进行预烧结；

进行预烧结后胚体研碎和加入有机溶剂中球磨混匀后将所得粉体再压制成胚体并预烧结的过程一次或多次；

将所得胚体于1023-1173K温度下进行成型烧结，

其中，所述原料为Bi₂O₃、RO₂、Fe₂O₃、MgO和MCO₃，其中，R为Ti，Zr或Hf；M为Ca或Ba。

优选地，所述R为Ti，所述M为Ca。

优选地，进行所述球磨的时间为30-60min。

优选地，所述煅烧的操作温度为650-1023K，操作时间为2-4h。

优选地，所述预烧结的烧结温度为823-1023K，烧结时间为2-4h。

优选地，使用制胚设备于10-200Mpa的压力下进行胚体压制。

优选地，进行预烧结后的胚体的研碎和加入有机溶剂中进行球磨混匀后将所得粉体再压制成胚体并预烧结的过程一次至三次。

优选地，所述制备方法中不使用烧结助剂。