铁磁绝缘材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及材料领域，特别是涉及一种铁磁绝缘材料、制备方法及应用。所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFe

Ferromagnetic insulating material, preparation method and Application

The invention relates to the field of materials, in particular to a ferromagnetic insulating material, a preparation method and an application. The structural formula of the ferromagnetic insulating material is bife

【技术实现步骤摘要】
铁磁绝缘材料、制备方法及应用
本专利技术涉及材料领域，特别是涉及一种铁磁绝缘材料、制备方法及应用。
技术介绍
铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。组成铁氧体的原材料主要有氧化铁、碳酸钡或碳酸锶。该材料充磁后，剩余磁化强度很高，可以长时间保持。就电特性来说，铁氧体的电阻率比金属、合金磁性材料大得多，约为1012欧/厘米，并具有较高的介电性能，因此涡损和趋肤效应小，适于高频使用。铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率。并且由于其原料价格便宜，生产工艺相对简单，所以其成品价格较其它磁铁而言相对低廉。此外，由于铁氧体磁铁的主要原料是氧化物，所以不受环境或化学物质(除强酸外)影响而腐蚀，故表面不需要电镀处理。因此，铁氧体已成为高频弱电领域用途广泛的非金属磁性材料，例如各类电表、发电机、电话机、扬声器，微波铁氧体器件。但是目前市面上存在的铁氧体由于单位体积中储存的磁能较低，矫顽场较小，磁各向异性较差，饱和磁化强度也较低(通常只有纯铁的1/3～1/5)。因此在相等磁能的情况下，比金属磁体体积大，因而限制了它在要求较高磁能密度的低频强电和大功率领域的应用。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的铁磁绝缘材料磁性能和电性能不能很好的满足市场应用的问题，提供一种铁磁绝缘材料、制备方法及应用。一种铁磁绝缘材料，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFexOy，其中x的取值范围为2-3，y的取值范围为4-6。在一个实施例中，其中x的取值范围为2-2.5，y的取值范围为4-5。在一个实施例中，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFe2O4。在一个实施例中，所述铁磁绝缘材料在0℃-200℃具有铁磁性。在一个实施例中，所述铁磁绝缘材料在27℃的饱和磁化强度大于等于400emu/立方厘米。在一个实施例中，所述铁磁绝缘材料具有垂直于所述铁磁绝缘材料表面方向的易磁极化轴。一种铁磁绝缘材料的制备方法，包括：S100，提供衬底，提供含有Bi元素和Fe元素的氧化物靶材；S200，采用激光轰击所述含有Bi元素和Fe元素的氧化物靶材，使所述含有Bi元素和Fe元素的氧化物靶材产生的等离子体沉积于所述衬底表面形成中间产物；S300，对所述中间产物进行退火以形成结构式为BiFexOy的铁磁绝缘材料，其中x的取值范围为2-3，y的取值范围为4-6。在一个实施例中，所述步骤S200中，进一步包括：S210，提供沉积环境：真空氧环境下，沉积温度为600℃-750℃、沉积压强为1Pa-50Pa。在一个实施例中，所述步骤S300中，在温度为350℃-650℃范围内、压强为10-4mbar-10-6mbar范围内进行退火处理。一种上述任一项所述的铁磁绝缘材料的应用，其中，利用所述结构式为BiFexOy的铁磁绝缘材料制备非易失性存储元件、永磁性动力元件、微波元件。本专利技术的实施例中，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFexOy，其中x的取值范围为2-3，y的取值范围为4-6。所述铁磁绝缘体材料BiFexOy在0℃-200℃具有铁磁性。所述铁磁绝缘体材料的饱和磁化强度大于等于400emu/立方厘米。所述铁磁绝缘体材料BiFexOy磁各向异性明显，在面外方向具有易磁极化轴。采用所述铁磁绝缘材料可以制成各种适于室温应用的磁性器件，具有广泛的应用领域。附图说明图1为一个实施例中所述铁磁绝缘材料的制备方法流程图；图2为一个实施例中所述铁磁绝缘材料的X射线衍射图；图3为一个实施例中所述铁磁绝缘材料的X射线phi扫描图；图4为一个实施例中所述铁磁绝缘材料的X射线倒易空间的扫描图；图5为一个实施例中利用超导量子干涉仪对所述铁磁绝缘体材料的磁性表征图；图6为一个实施例中所述铁磁绝缘材料中铁元素的L吸收边的能量图谱；图7为一个实施例中所述铁磁绝缘材料中氧元素的L吸收边的能量图谱；图8为一个实施例中所述铁磁绝缘材料的带隙信息。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术的铁磁绝缘材料、制备方法及应用进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种铁磁绝缘材料，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFexOy，其中x的取值范围为2-3，y的取值范围为4-6。所述铁磁绝缘材料在室温下具有良好的铁磁性。铁磁性(Ferromagnetism)指的是一种材料的磁性状态，具有自发性的磁化现象。某些材料在外部磁场的作用下磁化后，即使外部磁场消失，依然能保持其磁化的状态而具有磁性，即所谓自发性的磁化现象。所有的永久磁铁均具有铁磁性或亚铁磁性。本专利技术提供的所述铁磁绝缘材料的铁磁性主要体现在：第一、所述铁磁绝缘材料在0℃-200℃具有铁磁性。具体的所述铁磁绝缘材料在15℃-100℃具有铁磁性。更具体的，所述铁磁绝缘材料在室温(27℃)具有铁磁性。第二、所述铁磁绝缘材料在27℃的饱和磁化强度大于等于400emu/立方厘米。在一个具体的实施例中，所述铁磁绝缘材料BiFe2O4的饱和磁化强度为700emu/立方厘米。更具体的，所述铁磁绝缘材料BiFe2O4的饱和磁化强度预计可以达到传统铁磁绝缘体的2-10倍。第三、所述铁磁绝缘材料具有垂直于所述铁磁绝缘材料表面方向的铁磁性。另外，所述铁磁绝缘材料可以具有六角密排的结构。在一个实施例中，其中x的取值范围为2-2.5，y的取值范围为4-5。在一个实施例中，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFe2O4。在另一个实施例中，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFe2.5O4.5。具体的，当所述铁磁绝缘材料的x～2，y～4左右时，所述铁磁绝缘材料BiFexOy的饱和磁化强度预计可以达到传统铁磁绝缘体的2-10倍。所述铁磁绝缘材料BiFexOy的饱和磁化强度高更有利于器件的制作与应用。本实施例中，所述铁磁绝缘材料BiFexOy，其中x的取值范围为2-3，y的取值范围为4-6。所述铁磁绝缘材料具有六角密排的结构，在室温范围内具有铁磁性和绝缘性，能够广泛的应用于工业生产。具体的，所述铁磁绝缘材料在0℃-200℃具有铁磁性。在一个实施例中，所述铁磁绝缘材料在27℃的饱和磁化强度为700emu/立方厘米。在一个实施例中，所述铁磁绝缘材料具有垂直于所述铁磁绝缘材料表面方向的易磁化轴。本实施例中，所述铁磁绝缘材料BiFexOy在室温范围具有优异的铁磁性质。所述铁磁绝缘材料BiFexOy的饱和磁化强度是传统的铁氧体材料的2-10倍。所述铁磁绝缘材料BiFexOy的矫顽场也比传统的铁磁绝缘材料要大一到两个量级。此外，所述铁磁绝缘材料BiFexOy具有优异的磁各向异性，易磁化轴垂直于所述铁磁绝缘材料的表面。同时使得所述铁磁绝缘材料BiFexOy在器件应用上更具潜力。请参阅图1，提供一种铁磁绝缘材料的制备方法，包括：S100，提供衬底，提供含有Bi元素和Fe元素的氧化物靶材；具体的，靶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁磁绝缘材料，其特征在于，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFe

【技术特征摘要】
1.一种铁磁绝缘材料，其特征在于，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFexOy，其中x的取值范围为2-3，y的取值范围为4-6。


2.如权利要求1所述的铁磁绝缘材料，其特征在于，x的取值范围为2-2.5，y的取值范围为4-5。


3.如权利要求1所述的铁磁绝缘材料，其特征在于，所述铁磁绝缘材料的结构式为BiFe2O4。


4.如权利要求1所述的铁磁绝缘材料，其特征在于，所述铁磁绝缘材料在0℃-200℃具有铁磁性。


5.如权利要求4所述的铁磁绝缘材料，其特征在于，所述铁磁绝缘材料在27℃的饱和磁化强度大于等于400emu/立方厘米。


6.如权利要求4所述的铁磁绝缘材料，其特征在于，所述铁磁绝缘材料具有垂直于所述铁磁绝缘材料表面方向的易磁极化轴。


7.一种铁磁绝缘材料的制备方法，其特征在于包括：
S100，提供衬底，提供含有Bi元素和Fe元素的氧化物靶材...

【专利技术属性】
技术研发人员：于浦，郭景文，陈天喆，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11