含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法技术

本申请提供了一种含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法。本申请通过对钌氧化物物性的调控方法制备出所述含氢钌氧化物。所述含氢钌氧化物的结构式为

【技术实现步骤摘要】
含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法
本申请涉及材料科学领域，尤其涉及一种含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法。
技术介绍
过渡金属钌氧化物属于强关联体系，这类氧化物有着丰富的物理特性。比如，SrRuO3具有铁磁性、反常霍尔效应和光致伸缩性，Sr2RuO4具有超导效应。此外在应用方面，钌氧化物例如SrRuO3有着极好金属性，且在大多数氧化物材料上能够外延生长并保持原子级平整的表面，因此被视为良好的电极材料。SrRuO3还可以在电化学反应(比如，析氧反应)中起到催化剂的作用。目前以钌氧化物为母体的新材料制备以及相应的性质调控方法主要有金属掺杂以及氧空位调控。金属掺杂的方法需要复杂的制作过程，不利于大范围生产应用，且掺杂组分仅限于金属阳离子。而氧空位的调控方法所能改变的组分仅限于氧离子且调控程度较小。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前以钌氧化物为母体的新材料制备过程复杂且组分改变有局限的问题，提供一种含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法。一种含氢钌氧化物，所述含氢钌氧化物的结构式为其中，A为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种；B为Ru或者Ru的金属掺杂物，其中Ru的金属掺杂物可以是Ru与Ti、Mn、Cr、Fe、Ni、Mo、W、Ir、V、Co、Rh、Al、Sc、Zn或者Cu中的一种或多种；pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，2＜q≤4。在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，0＜y≤2n。在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，0＜y≤n。在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，所述碱金属元素元素为Li、Na、K中的一种或多种；所述碱土金属元素为Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或多种；所述稀土金属元素为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和Sc中的一种或多种。在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，所述含氢钌氧化物为ARuO3Hy，其中0＜y≤1。在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，所述含氢钌氧化物为A2RuO4Hy，其中0＜y≤1。一种钌氧化物物性的调控方法，包括以下步骤：S102，提供结构式为AmBnOx的氧化物，其中，m≥0，n＞0，x＞0，A为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为Ru或者Ru的金属掺杂物，其中Ru的金属掺杂物可以是Ru与Ti、Mn、Cr、Fe、Ni、Mo、W、Ir、V、Co、Rh、Al、Sc、Zn或者Cu中的一种或多种；S104，提供离子液体，所述离子液体中包含氢离子和氧离子，将所述氧化物置于所述离子液体中；S106，向所述离子液体施加电场，从而使得所述离子液体中的氢离子插入所述氧化物，以形成结构式为的含氢钌氧化物，其中，pm+qn+y＝2x，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。一种钌氧化物物性的调控方法，包括以下步骤：S202，提供结构式为AmBnOx的氧化物，其中，m≥0，n＞0，x＞0，A为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为Ru或者Ru的金属掺杂物，其中Ru的金属掺杂物可以是Ru与Ti、Mn、Cr、Fe、Ni、Mo、W、Ir、V、Co、Rh、Al、Sc、Zn或者Cu中的一种或多种；S204，提供金属催化剂和含氢反应气体；S206，加热升温至20摄氏度至200摄氏度，使所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢原子，所述氢原子扩散插入所述氧化物中以形成结构式为的含氢钌氧化物，其中，pm+qn+y＝2x，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。一种电子器件，包括上述任一项所述的含氢钌氧化物。本申请提供了一种含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法。本申请通过钌氧化物物性的调控方法制备出所述含氢钌氧化物。所述含氢钌氧化物的结构式为其中，A为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为Ru或者Ru的金属掺杂物，其中Ru的金属掺杂物可以是Ru与Ti、Mn、Cr、Fe、Ni、Mo、W、Ir、V、Co、Rh、Al、Sc、Zn或者Cu中的一种或多种，pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。所述含氢钌氧化物大幅度的改变了钌氧化物的性质，拓宽了钌氧化物的应用前景。附图说明图1为本申请一个实施例提供的钌氧化物物性的调控方法的流程图；图2为本申请一个实施例提供的钌氧化物物性的调控方法的流程图；图3为本申请一个实施例提供的SrRuO3薄膜结构的X射线衍射图；图4为本申请一个实施例提供的离子液体调控下SrRuO3薄膜结构变化的X射线衍射图；图5为本申请一个实施例提供的离子液体调控下SrRuO3薄膜中Ru的硬X射线吸收谱；图6为本申请一个实施例提供的离子液体调控下SrRuO3薄膜结构变化的X射线衍射图；图7为本申请一个实施例提供的离子液体调控前后SrRuO3Hy中H含量的变化示意图；图8为本申请一个实施例提供的在O1818的氛围中离子液体调控前后的SrRuO3Hy中O18含量的变化示意图；图9为本申请一个实施例提供的离子液体调控下CaRuO3薄膜结构变化的X射线衍射图；图10为本申请一个实施例提供的氢气氛催化下CaRuO3薄膜结构变化的X射线衍射图；图11为本申请一个实施例提供的离子液体调控的过程中Sr2RuO4Hy的X射线衍射变化图；图12为本申请一个实施例提供的离子液体加氢过程中SrRuO3的铁磁态随着H含量改变的示意图；图13为本申请一个实施例提供的有拓扑霍尔效应样品的氢含量示意图；图14为本申请一个实施例提供的SrRuO3加氢过程中实现铁磁态和顺磁态切换的示意图；图15为本申请一个实施例提供的在不同电压下的拓扑霍尔变化示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、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申请提供的含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请一个实施例中提供一种含氢钌氧化物的结构式为其中，A为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种；B为Ru或者Ru的金属掺杂物，其中Ru的金属掺杂物可以是Ru与Ti、Mn、Cr、Fe、Ni、Mo、W、Ir、V、Co、Rh、Al、Sc、Zn或者Cu中的一种或多种；pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。本实施例中，提供的所述含氢钌氧化物可以有多种的结构形式。比如所述含氢钌氧化物可以是其中钌元素的价态可以是大于+2价到+8价不等。随着氢元素不断插入原来的钌氧化物，所述含氢钌氧化物中钌元素的价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氢钌氧化物，其特征在于，所述含氢钌氧化物的结构式为

【技术特征摘要】
1.一种含氢钌氧化物，其特征在于，所述含氢钌氧化物的结构式为其中，
A为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种；
B为Ru或者Ru的金属掺杂物，其中Ru的金属掺杂物可以是Ru与Ti、Mn、Cr、Fe、Ni、Mo、W、Ir、V、Co、Rh、Al、Sc、Zn或者Cu中的一种或多种；
pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。


2.如权利要求1所述的含氢钌氧化物，其特征在于，2＜q≤4。


3.如权利要求1所述的含氢钌氧化物，其特征在于，0＜y≤2n。


4.如权利要求1所述的含氢钌氧化物，其特征在于，0＜y≤n。


5.如权利要求1至4中任一项所述的含氢钌氧化物，其特征在于，所述碱金属元素为Li、Na、K、中的一种或多种；
所述碱土金属元素为Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或多种；
所述稀土金属元素为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和Sc中的一种或多种。


6.如权利要求1所述的含氢钌氧化物，其特征在于，所述含氢钌氧化物为ARuO3Hy，其中0＜y≤1。


7.如权利要求3所述的含氢钌氧化物，其特征在于，所述含氢钌氧化物为A2RuO4Hy，其中0＜y≤1。


8.一种钌氧化物物性的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S102，提供结构式为AmBnO...

【专利技术属性】
技术研发人员：于浦，李卓璐，沈胜春，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11