新的多铁序性R型六方铁氧体、包含R型六方铁氧体的复合材料和制品及其制造方法技术

在一个方面中，R型铁氧体具有式：Me'3Me2TiFe

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新的多铁序性R型六方铁氧体、包含R型六方铁氧体的复合材料和制品及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年8月31日提交的美国临时专利申请序列号63/072,349的权益。相关申请通过引用整体并入本文。


[0003]本公开内容涉及新的多铁序性R型六方铁氧体。

技术介绍

[0004]多铁序材料为固有地表现出磁极化和电极化二者的材料。在过去的二十年内，由于单晶样品和高品质薄膜二者的生产能力的发展，以及增强了对促进磁序参数与铁电序参数之间的耦合的因素的理解的改进的计算技术的发展，对多铁序材料的兴趣有所增加。最广泛研究的多铁序材料为铋铁氧体(BiFeO3)。在此，在铋原子携带磁矩的同时，铁原子移动偏离中心以形成电偶极矩，从而提供铁电性。其他多铁序材料例如YMnO3提供
‘
几何驱动
’
铁电性以及多铁序材料例如TbMnO3通过形成缺少反转对称性的对称性降低的磁基态来诱导多铁序性。
[0005]虽然在推进多铁序材料方面进行了许多研究，但其在室温下通常表现出弱的性能并且不可用于微波应用。因此期望改进的多铁序材料。

技术实现思路

[0006]本文公开了多铁序性R型六方铁氧体。
[0007]在一个方面中，R型铁氧体具有式：Me'3Me2TiFe
12
O
25
，其中Me'为Ba
2+
或Sr
2+
中的至少一者，以及Me为Co
2+
、Mg
2+
、Cu
2+
或Zn
2+
中的至少一者。
[0008]在另一个方面中，复合材料或制品包含R型铁氧体。
[0009]在又一个方面中，制造R型铁氧体的方法包括：对包含至少Fe、Ti、Me和Me'的氧化物的铁氧体前体化合物进行研磨以形成氧化物混合物；其中Me'包括Ba
2+
或Sr
2+
中的至少一者；Me为Co
2+
、Mg
2+
、Cu
2+
或Zn
2+
中的至少一者；以及在氧气氛或空气气氛中对氧化物混合物进行煅烧以形成R型铁氧体。
[0010]上述特征和另外的特征通过以下附图、具体实施方式和权利要求书来例示。
附图说明
[0011]被提供以举例说明本公开内容的以下附图为示例性实施方案。附图为实例的举例说明，其不旨在将根据本公开内容制造的装置限于本文中阐述的材料、条件或工艺参数。
[0012]图1为R型铁氧体的晶体结构的说明；
[0013]图2为实施例1和2的磁化强度与场强的图示说明；
[0014]图3为实施例1和2的组合物的磁特性的图示说明；
[0015]图4为实施例1和2的组合物的介电特性的图示说明；
[0016]图5为实施例3至5的组合物的磁特性的图示说明；
[0017]图6为实施例3至5的组合物的介电特性的图示说明；
[0018]图7为实施例6至9的组合物的磁特性的图示说明；
[0019]图8为实施例6至9的组合物的介电特性的图示说明；
[0020]图9为实施例1的室温下极化的电场依赖性的图示说明；
[0021]图10为实施例1的R型六方铁氧体的磁化强度的温度依赖性的图示说明；以及
[0022]图11为实施例1的x射线衍射数据的图示说明。
具体实施方式
[0023]通常，六边形铁氧体(hexagonal ferrite)或六方铁氧体(hexaferrite)为一种类型的具有六方晶体结构并且表现出磁特性的铁氧化物陶瓷化合物。已知数种类型的六方铁氧体的家族，包括Z型铁氧体(Ba3Me2Fe
24
O
41
)和Y型铁氧体(Ba2Me2Fe
12
O
22
)，其中Me可以为小的2+阳离子例如Co、Ni或Zn，以及Sr可以替代Ba。其他六方铁氧体类型包括M型铁氧体((Ba,Sr)Fe
12
O
19
)、W型铁氧体((Ba,Sr)Me2Fe
16
O
27
)、X型铁氧体((Ba,Sr)2Me2Fe
28
O
46
)和U型铁氧体((Ba,Sr)4Me2Fe
36
O
60
)。虽然这些六方铁氧体中的许多表现出强的磁特性，但它们通常不是强的多铁序材料，因为它们也不表现出铁电有序。
[0024]开发了在约23摄氏度(℃)的室温下表现出磁特性和铁电特性二者的新的多铁序性R型六方铁氧体(为了简化，在下文中也被称为R型铁氧体)。R型铁氧体具有式：
[0025]Me'3Me2TiFe
12
O
25
[0026]其中Me'为Ba
2+
或Sr
2+
中的至少一者，以及Me为Co
2+
、Mg
2+
、Cu
2+
或Zn
2+
中的至少一者。Me'可以为Ba，使得R型铁氧体具有式：
[0027]Ba3Co2‑
x
Me"
x
TiFe
12
O
25
[0028]其中Me"为Mg
2+
、Cu
2+
或Zn
2+
中的至少一者，以及x为0至2、或者0至小于2。R型铁氧体具有面内易磁化或锥形结构磁化。
[0029]不旨在被理论束缚，认为所公开的R型铁氧体具有之前未在六边形铁氧体中确定的新的六边形结构。以其他方式已知18H六方铁氧体例如Ba2Zn2Ti3Fe
12
O
31
具有六边形结构，其中晶格参数具有18个氧层。还已知化学组成为Ba2Me2Fe
12
O
22
的Y型六方铁氧体完全由六阴离子层状块组成，其中两个Ba层是邻近的。将这些结构扩展到对新的R型铁氧体结构的理解，并考虑其中Me'为Ba的方面，如果这样的块为九层原始单元的部分，则18H单元将包含五个Ba层。在这些五个Ba层中，中间三个层可能在每个层中包含Ba原子。这样的单元作为六层六边形BaTiO3中的原始结构重复而存在。因此，不旨在被理论束缚，认为R型铁氧体的新的结构是通过将BaTiO3层插入在Y块的含Ba层之间而得到的(图1)。
[0030]图1示出了晶体结构可能包含2个(TS)块和2层h
‑
BaTiO3，其中Ba3Me2TiFe
12
O
25
晶胞的一半的块示意图可以具有3个Y层、1层六边形钛酸钡(h
‑
BTO)和3个Y层。应注意间隙阳离子(未示出)的分布为沿c轴的磁耦合提供了路径，以及Ba可以部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种R型铁氧体，具有式：Me'3Me2TiFe
12
O
25
其中Me'为Ba
2+
或Sr
2+
中的至少一者，以及Me为Co
2+
、Mg
2+
、Cu
2+
或Zn
2+
中的至少一者。2.根据权利要求1所述的R型铁氧体，其中所述Me'包括Ba
2+
。3.根据前述权利要求中任一项所述的R型铁氧体，其中所述R型铁氧体具有式：Ba3Co2‑
x
Me"
x
TiFe
12
O
25
其中Me"为Mg
2+
、Cu
2+
或Zn
2+
中的至少一者，以及x为0至2。4.根据前述权利要求中任一项所述的R型铁氧体，其中所述R型铁氧体为在大于或等于23℃下表现出铁磁有序和铁电有序的多铁序材料。5.根据前述权利要求中任一项所述的R型铁氧体，其中所述R型铁氧体在1吉赫至3吉赫的频率下或者在1吉赫下的磁导率大于或等于2、或者大于或等于3、或者为2至4。6.根据前述权利要求中任一项所述的R型铁氧体，其中所述R型铁氧体在1吉赫至3吉赫的频率下或者在1吉赫的频率下的磁损耗角正切tanδ
μ
小于或等于0.8、或者小于或等于0.11、或者为0.001至0.11。7.根据前述权利要求中任一项所述的R型铁氧体，其中所述R型铁氧体在1吉赫至3吉赫的频率范围内的Snoek乘积大于或等于10吉赫、或者大于或等于20吉赫、或者大于或等于22吉赫、或者为20至...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚杰，李启凡，
申请(专利权)人：罗杰斯公司，
类型：发明
国别省市：