一種帶有氧橋的雙鈣鈦鐵電-反鐵磁復合分子的制作方法技術

一種帶有氧橋的雙鈣鈦鐵電-反鐵磁復合分子的制作方法。本發明專利技術描述了鐵電FET和反鐵磁AFM兩個不同物理特性的分子復合方法。進行化學合成后的AFF可形成帶有氧橋Bafm-O-Bfet的ABO3雙鈣態復合結構。其中舉例FET典型材料BaTiO3與AFM典型材料NdBaMnO3進行的復合方法。

【技術實現步驟摘要】

本
技術實現思路
涉及電子材料學科領域，描述了兩個不同物理特性的分子，在ABO3I 鈣態結構下進行化學合成的工藝技術方法。
技術介紹
20世紀50年代人類就已經發現了錳氧基化合物的龐磁電阻(colossal magnetoresistance, CMR)效應。繼1989年發現磁性多層膜電阻(giant magnetoresistance, GMR)效應后，1993年，室溫下在鈣鈦類ABO3結構衍生物 LaBaMnO3 (LBMO)也發現了 CMR 效應。由于錳氧基反鐵磁(antiferromagnetism，AFM)化合物體系中得到CMR效應，常常需要在很低的溫度下，加以很強的外部磁場，以及對外電場作用不敏感等特征，限制了 CMR應用。CMR的磁電阻效應(磁電阻變化率在106%以上)比GMR大的多，相關研究力圖從兩個方面尋求應用突破，1、努力找到更多的室溫下AFM結構的應用材料；2、尋找其他方法， 如電場和光去控制AFM。本專利技術中技術方法是針對鈣鈦類反鐵磁材料(FAM)和鈣鈦類四方相鐵電材料(Ferroelectrics tetragonal, FET)組合的復合結構材料(Antiferromagnetism & i^erroelectrics，簡稱AFM-FET，或AFF)進行的一種液相合成方法。該結構可以在外電場有效控制下，通過FET的位移，對AFM進行強制畸變，產生CMR效應。有關AFF結構和部分機理已在其他專利申請中有所闡述。在電子陶瓷材料制作過程中，通常采用固相合成法，液相合成，以及氣相合成等三大類方法。由于固相合成法雜質過多，氣相合成不適于制作多組分粉體，因此采用液相合成法(包括沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法等)以及后續輔助工藝方法獲得粉體。這種技術從上世紀50年代開始并逐步得到推廣使用，美國飛利浦(US6078494)專利描述的方法可以基本反映當前這方面的技術水平。許多液態化學合成方法可能制備出雙鈣鈦分子結構，而此派生出很多種相應的技術工藝方法。如在制備陶瓷鈦酸鋇粉體過程中，經常運用金屬絡合物(螯合物)，以及草酸沉淀的方法。這些液相合成制作方法和特點可以從許多資料中查閱到，參見顏學敏等“電子陶瓷鈦酸鋇粉體的液相合成”(化學通報，2005，68卷)。值得一提的是，自1893年Alfred WernerA提出并發展至今的現代配位化學理論， 與其不斷發展的價鍵理論、晶體場理論和分子軌道理論緊密結合，強調化學反應過程中配位化合物中心原子與配位體之間結構以及配位關系。為建立分子級別的組裝技術，或分子自組裝技術提供了強大的工具。配位化學技術可以提供分子級的精密組合技術。人們早已認識到過渡金屬(化合物)與各種有機不飽和分子可形成金屬配位化合物，特別是多齒螯合配位，包括氧橋形式的配位，可以使兩種以上金屬元素形成的金屬螯合物，在一定的PH值和穩定的溶液內，按照內在的配位信息，有序，舒暢和可糾錯的絡(螯)合交聯。本專利中，強調了在一定工藝條件下，實現AFF結構的制作，其中兩個不同金屬元素組成的鈣鈦ABO3結構下，B位元素之間，通過氧橋連接，實現的Bafm-O-Bfrt結構。例如處于B位的Ti基和Mn基化合物實現指定的Ti-O-Mn連接(簡稱TOM)。該方法對同類材料今后在電子陶瓷或相關材料的制作具有指導意義。關于上述內容的歷史、現狀和技術進展，有大量文獻和資料可供參考，其中包括 焦正寬、曹光旱《磁電子學》(2005年，浙江大學出版社)；李暉《配位化學》(2005年，化學工業出版社)；曲遠方《功能陶瓷的物理性能》(2005年，化學工業出版社)；段純剛《磁電效應研究進展》(《物理學進展》第四卷第3期，2009年9月)；董帥，劉俊明《錳氧化物相競爭的理論研究》(《物理學進展》，第30卷第1期，2010年3月)；等。以及國外資料1、C. Zenner, Intaction between the d—shells and transition compounds H. Terromagentic compounds of manganese with perovskite structure, (Phys. Rev. 82,403,1951)； 2、 S.Jin, Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La-Ca-Mn-O films(Science 264,413,1994) ；3、R. ven Helmolt oresistance in perovskitelike La2/3Ba1/3Mn0x ferromagnetic f ilns (Phys, Rev, lett, 71, 2331 1993) ；4> H. Y. Hwang, Lattice Effects on the Magentoresistance in Doped LaMnO, (Phys, Rev, lett,75, 914 1995) ；5、A. millis,Double exchange alone doesnot explain the resistivity of La1^xSrxMnO3 (Phys, Rev, Lett, 74, 5144,1995) ；6>P. G. Radaelli,M. Marezim, H. Y. Hwang, and S. W. Cheong ;J. Solid State Chem 122,444(1996)等。美國Richard D Wier等在其(PTC/US2007/005808)專利中，強調在制備鈦酸鋇材料的硝酸溶液中，包含如Mn，Ti，La, Nd, Y，Ca, Sr，Ba, Zr等元素，并使用螯合劑制作出含有錳和鈦等元素的螯合物，通過草酸沉淀、分離、清洗、干燥和燒結等通常的后處理方法，得到含有這些元素的陶瓷材料體。這些內容與本專利中提出的AFF結構功能材料制作方法是有區別的，特別是當材料中存在特定的結構關聯時，如Ti-O-Mn(TOM)結構。對于AFF粉體，如BaTi03/NdMn03 (或BaNdTiMnO6)，本專利技術優勢在于1、沒有使用類似草酸原料作為沉淀劑；2、單分子間使用有機螯合物，減少了生長過程中容易引起的團聚現象發生；3、可實現TOM結構下Ti-O-Mn的一對一的連接，保證粉體表面呈現有序、無缺陷的FET與AFM對應的一對一排列，滿足了 AFF結構上的功能要求；4、除AFF層，被包裹的內核陶瓷粉體，可使用純度相對較低的，但介電常數較高的BT粉體，降低了對材料選擇上的嚴格要求，使工藝和成本降低。這些都是PTC/US2007/005808專利所沒有的。
技術實現思路
本專利技術描述了一種鈣鈦類ABO3結構中的反鐵磁分子(AFM)材料與鈣鈦類ABO3結構中的四方相鐵電分子(FET)材料復合的液相合成工藝方法，這種合成方法的結果特征在于化學制備特征在制備AFF雙鈣態復合粉體所分別涉及的FET硝酸溶液和AFM硝酸溶液中，B位中心的過渡金屬元素的六個配位，至少有一個帶(OH)羥基基團的有機螯合配位體；其中，FET硝酸溶液中，至少有一個帶(OH)羥基基團配位的B位金屬有機螯合物可與已燒制成形的前驅體本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：縱堅平，
申請(專利權)人：縱堅平，
類型：發明
國別省市：