【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分子铁电材料领域，特别涉及一种自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料。
技术介绍
1、铁电材料是指具有自发极化且自发极化可以在外加电场作用下翻转的材料，铁电材料是一种多功能材料，同时具有介电性、压电性、热释电性、铁电性、非线性光学性等多种性质，因此铁电材料在很多方面均可实现应用，比如利用其铁电性可制备非易失性铁电存储器等，利用其介电性可制备电容器、可调谐微波器件、ptc热敏电阻等，利用其压电性可以制备压电传感器、超声换能器、马达、声表面波滤波器等，利用其热释电性可以制备红外探测器等，利用其非线性光学性可以制备光学倍频器件、参量振荡器件、相共轭器件等，利用其电光效应可制备光开关、光波导、光显示器件等，利用其声光效应可制备声光偏转器件，利用其光折变效应可制备光调制器件、光信息存储器件等。
2、铁电机制对于扩展铁电材料的应用领域和改善应用性能来说至关重要。然而很多铁电材料中的铁电机制依然不清楚，尤其是在分子铁电材料中。传统的铁电体主要分为位移型铁电体，有序无序性铁电体或者二者混合的铁电体。在传统分类以外还有一类铁电体称为电子铁电体。在电子铁电体中，除了原子位移和有序无序以外还有电子结构的变化。电子铁电体分为自旋驱动铁电体和电荷驱动铁电体。在自旋驱动铁电体中，外加电场在翻转了铁电极化方向的同时还改变原子/分子自旋，自旋的变化驱动了极化的翻转。目前为止，自旋驱动铁电体只有自旋序驱动铁电体。在磁有序驱动铁电体中，磁相互作用和磁有序导致了铁电性。磁有序驱动铁电体是强关联电子系统的新兴研究领域之一。但是在磁有序驱动铁电体中
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中铁电材料现状，提供一种自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，该材料具有一半分子是高自旋，一半分子是低自旋，破坏了反演对称性，产生了极化。在外加电场的作用下，相邻的高低自旋态分子可交换其自旋态，从而实现极化翻转，产生铁电性。
2、为实现上述目的，本专利技术首先提供一种自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其化学式为[feiih3lme]cl•pf6，以三（2-氨基乙基）胺、2-甲基-4-甲酰咪唑、fecl2·4h2o、kpf6为原料、以水、乙腈、丙酮和乙醚为溶剂，合成单晶体材料，所述单晶体材料同时具有铁电性和自旋交叉性能。
3、本专利技术专利技术单晶体材料，在自旋交换铁电体中，分子/原子的高低自旋态同时存在，导致反演对称性破缺，从而产生了极化。相邻的具有不同自旋态的分子/原子，在电场作用下，交换了自旋态，即原来高自旋的原子/分子转变为低自旋，同时原来低自旋的原子/分子转变为高自旋，从而实现了极化方向翻转，产生铁电性。本专利技术的单晶体材料，通过自旋态交换铁电性，电场不仅可以翻转极化方向，还可以控制自旋态变化。
4、进一步地，所述三（2-氨基乙基）胺、2-甲基-4-甲酰咪唑、fecl2·4h2o、kpf6的质量比为146:220-440:100-200:120-240，（能不能换成物质的量的比例1：（1.5-3）：（1-2）：2-3）方便与实施例中一投料配比一致）
5、进一步地，本专利技术的单晶体材料通过溶液法合成，具体步骤为：
6、第1步，将三（2-氨基乙基）胺和2-甲基-4-甲酰咪唑分别与乙腈混合50～60℃下搅拌至完全溶解然后再将两溶液混合均匀形成配体溶液；
7、第2步，将fecl2•4h2o加入到去离子水中形成fecl2溶液；
8、第3步，将溶解于乙腈中形成kpf6溶液；
9、第4步，将fecl2溶液和kpf6溶液依次加入到步骤（1）的配体溶液中搅拌混合形成混合物溶液；
10、第5步，将混合物溶液边搅拌混合后放置10～12小时，然后过滤混合液，再将过滤后的溶液在氮气氛围下缓慢蒸发，得到片状橘黄色[feiih3lme]cl•pf6单晶体材料，所述单晶体材料的晶粒尺寸为1mm×1mm×0.2mm。
11、为进一步通过反溶液法合成尺寸较大的[feiih3lme]cl•pf6单晶体材料，将第5步中得到的[feiih3lme]cl•pf6单晶体材料溶于丙酮中形成橘黄色的[feiih3lme]cl•pf6的丙酮溶液，再将[feiih3lme]cl•pf6丙酮溶液导入上口敞开的中，并将结晶容器置于密闭的乙醚溶液中，并使结晶容器的敞开上口高于乙醚溶液液面，在室温下，乙醚缓慢挥发进入[feiih3lme]cl•pf6丙酮溶液中，最终在结晶容器壁上长出片状橘黄色[feiih3lme]cl•pf6大粒径的单晶体材料，直至液体颜色从橘黄色逐渐变成无色，长晶结束，单晶体材料的尺寸为5mm×5mm×0.2mm。
12、进一步地，第1步中，三（2-氨基乙基）胺相对乙腈浓度为0.5～0.75 mmol /ml, 2-甲基-4-甲酰相对乙腈溶液的浓度为1.5～2.0 mmol/ml。
13、再进一步地，第2步中fecl2溶液的浓度和第3步中kpf6的乙腈溶液的浓度为0.5～0.75 mmol /ml。
14、更进一步地，[feiih3lme]cl•pf6的丙酮溶液的浓度为0.1-1 mmol/ml。
15、本专利技术的[feiih3lme]cl•pf6单晶体材料具有如下优益的性能：
16、本专利技术的具有自旋交换铁电性的材料[feiih3lme]cl·pf6，可实现小电场（<1kv/cm）操控分子/原子自旋在高自旋态和低自旋之间的反复切换；在块体材料中实现了电场控制的自旋态转变；具有大的极化自旋耦合，由于其强大的极化自旋耦合作用，其铁电相变和自旋交叉同时发生；可实现通过铁电性操纵分子/原子自旋。另外，本专利技术的[feiih3lme]cl·pf6单晶体材料所具有自旋交换铁电性使得该材料展现出诸多与此相关的优异的物理特性，其中包括电控自旋、二次谐波效应，压电效应、二极管效应、忆阻器效应等，使得该类材料具有广泛的用途，例如量子信息器件和存储器件。
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1.一种自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，其化学式为[FeIIH3LMe]Cl•PF6以三（2-氨基乙基）胺、2-甲基-4-甲酰咪唑、FeCl2·4H2O、KPF6为原料、以水、乙腈、丙酮和乙醚为溶剂，合成单晶体材料，所述单晶体材料同时具有铁电性和自旋交叉性能。
2.根据权利要求1所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，所述三（2-氨基乙基）胺、2-甲基-4-甲酰咪唑、FeCl2·4H2O、KPF6的物质量比为1：（2-4）：（1-2）：（1-3）。
3.根据权利要求2所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，所述单晶体材料通过溶液法合成，具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，将第5步中得到的[FeIIH3LMe]Cl•PF6单晶体材料溶于丙酮中形成橘黄色的[FeIIH3LMe]Cl•PF6的丙酮溶液，再将[FeIIH3LMe]Cl•PF6丙酮溶液导入上口敞开的中，并将结晶容器置于密闭的乙醚溶液中，并使结晶容器的敞开上口高于乙醚溶液液面，在室温下，乙醚缓慢挥
5.根据权利要求3所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，第1步中，三（2-氨基乙基）胺相对乙腈浓度为0.5～0.75 mmol /ml, 2-甲基-4-甲酰相对乙腈溶液的浓度为1.5～2.0 mmol/ml。
6.根据权利要求3所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于， 第2步中FeCl2溶液的浓度和第3步中KPF6的乙腈溶液的浓度为0.5～0.75 mmol /ml。
7.根据权利要求4所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，[FeIIH3LMe]Cl•PF6的丙酮溶液的浓度为（0.1～1 mmol/ml）。
...【技术特征摘要】
1.一种自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，其化学式为[feiih3lme]cl•pf6以三（2-氨基乙基）胺、2-甲基-4-甲酰咪唑、fecl2·4h2o、kpf6为原料、以水、乙腈、丙酮和乙醚为溶剂，合成单晶体材料，所述单晶体材料同时具有铁电性和自旋交叉性能。
2.根据权利要求1所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，所述三（2-氨基乙基）胺、2-甲基-4-甲酰咪唑、fecl2·4h2o、kpf6的物质量比为1：（2-4）：（1-2）：（1-3）。
3.根据权利要求2所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，所述单晶体材料通过溶液法合成，具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的自旋交叉与铁电相变协同的单晶体材料，其特征在于，将第5步中得到的[feiih3lme]cl•pf6单晶体材料溶于丙酮中形成橘黄色的[feiih3lme]cl•pf6的丙酮溶液，再将[feiih3lme]cl•pf6丙酮溶液导入上口敞开的中，并将结晶容...
【专利技术属性】
技术研发人员：高凯歌，梁彩静，季滕，武珺杰，马振，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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