[发明专利]室温块状多铁单晶及其制备方法

权利要求书

1.室温块状多铁单晶，其特征在于，所述单晶的化学组成为Sc_xGa_2-x-yFe_yO₃，其中0＜x＜0.4，0.8＜y≤1.3。

2.根据权利要求1所述的室温块状多铁单晶，其特征在于，当Fe含量y=1.3时，其磁转变温度Tc=320K。

3.根据权利要求1所述的室温块状多铁单晶，其特征在于，当温度T=150 K：x=0，y=1时，电导率σ=1×10^-5S/cm；x=0.25，y=0.875时，电导率σ=1×10^-9 S/cm。

4.根据权利要求1所述的室温块状多铁单晶，其特征在于，Sc_0.2Fe_0.9Ga_0.9O₃单晶体的剩余极化值为25μC/cm²，和由第一性原理的现代极化理论计算出来的GFO单晶的电极化强度25μC/cm²基本一致。

5.根据权利要求1所述的室温块状多铁单晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照化学计量比称取Ga源、Fe源和Sc源，混合、烘干得到原料混合物；

（2）将所述原料混合物预烧后压制成型，得到料棒；

（3）将所述料棒进行烧结，得到多晶棒；

（4）利用浮区法从所述多晶棒生长Sc_xGa_2-x-yFe_yO₃单晶。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述原料混合物的预烧温度为1200~1350℃，预烧时间为10~15 h；预烧之后再次研磨并压制成型得到料棒。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述料棒的烧结温度为1300~1450℃，烧结时间为10~15 h；料棒烧结完成后进行单晶生长。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述浮区法的加热源包括卤素灯或激光；利用浮区法从所述多晶棒生长Sc_xGa_2-x-yFe_yO₃单晶的步骤包括：

所述多晶棒作为上料棒，所述多晶棒或籽晶作为下料棒，将上料棒吊挂于晶体生长炉的上端，将下料棒固定在晶体生长炉的下端，装好后用密封管密封，冲氧气至10个大气压；设置升温制度至所述上料棒和下料棒开始融化，调整所述上料棒和所述下料棒的旋转速度和旋转方向，至所述上料棒和所述下料棒熔化至所需要的状态后对接，然后稳定10-30min，设置晶体生长速度，开始晶体生长；以及，晶体生长完成后，降温至所述上料棒和所述下料棒脱离，然后设置降温时间1~2 h，降至室温，取出晶体。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述升温制度为0.5~1 h达到约熔化温度1600℃-1800℃的功率输出；

所述上料棒和所述下料棒的旋转方向相反，所述上料棒的旋转速度为15-30 rpm，所述下料棒的旋转速度为15~30 rpm；

所述晶体生长速度为1~5 mm/h。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，上料棒熔化成圆润的液滴状，下料棒熔化成稍微熔融状态时，手动移动上料棒和下料棒使其对接；优选地，所述上料棒和下料棒对接接触形成双曲线状的熔区，稳定之后，设置生长速度进行单晶生长。