一种正巨磁电阻复合功能陶瓷材料及其制备方法技术

一种正巨磁电阻复合功能陶瓷材料及制备方法，由钙钛矿氧化物超导陶瓷材料Ｂｉ２２１２相和巨磁电阻陶瓷材料ＬＣＭＯ相构成，其中组成式为（Ｂｉ２２１２相）↓［１－ｘ］（ＬＣＭＯ相）↓［ｘ］，ｘ为质量分数，０＜ｘ≤０．５，Ｂｉ２２１２相构成的化学式为Ｂｉ↓［２］Ｓｒ↓［２－ａ－ｂ］Ｌａ↓［ａ］Ｃａ↓［１＋ｂ］Ｃｕ↓［２］Ｏ↓［８］，ＬＣＭＯ相构成的化学式为Ｌａ↓［１－ｃ］Ｃａ↓［ｃ］ＭｎＯ↓［３］，ａ＝０．４、ｂ＝０．５和Ｃ＝１／３。本发明专利技术的优点在于采用简单热复合方法、工艺简单效率高；该材料可控设计的空间较大，可通过改变实验条件有效地调整材料的正巨磁电阻效应，得到具有不同正磁电阻效应的复合功能陶瓷材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信息传感功能材料一正巨磁电阻复合功能材料及其制备方法，特别是一种由类钙钛矿氧化物超导陶瓷材料Bi2212相和负巨磁电阻陶瓷材料LCM0相两相复合所形成的正巨磁电阻复合功能陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
具有磁致电阻效应的功能材料与器件因其在信息和传感领域的巨大潜在应用价值而得到广泛深入的研究。磁致电阻(magnetoresistance)材料是指在外磁场的作用下电阻可显著降低或提高的一类功能材料。人们通常用电阻率的相对变化率来衡量磁致电阻效应的大小，即MR4p(H)-p(0)]/p(0)， p(O)、 p(H)分别为零场和磁场为H下的电阻率。当p(H)〉p(0)时MR〉0，为正磁电阻效应；当/ (H) 〈/5(0)时MR〈0，为负磁电阻效应。不仅传统的具有负磁电阻效应的巨磁电阻(GMR， giant magnetoresistance)材料在传感及磁存储技术等领域具有重大应用价值，具有正磁电阻效应的正巨磁电阻材料在传感及磁存储技术等领域也同样具有重大应用价值。国际上，美、日及西欧各国都投入巨资进行巨磁电阻效应与巨磁电阻材料和器件的研究，有关基础和应用的研究已经形成研究热点。在磁场作用下电流会发生洛仑兹偏转运动从而在金属与合金等中引起电阻发生微小的变化，但这种变化十分微小缺少技术应用前景。后来人们在Fe/Co合金等体系中发现了 1 5%的较大磁电阻效应，但仍然太小缺少应用价值。直到1980年代在Fe/Cr多层膜中发现了高达50%的负磁电阻效应(巴西的Baibich等发现，Phys. Rev. Lett. 61，2472(1988))，引起了科技界的高度重视，并被称为巨磁电阻效应。随后，在1993年和1995年，具有钙钛矿结构的RE卜工Mn03 (RE代表三价稀土离子如La3+， T代表二价掺杂替代元素如Ca2+)氧化物巨磁电阻陶瓷体系被发现(Phys. Rev. Lett., 71, 2331 (1993);Appl. Phys. Lett.， 67, 1783(1995))，其磁致电阻效应在57K低温8T的强磁场中可高达108%，从而揭开了持续至今的GMR效应研究热潮。不过GMR效应所需要的低温(<200K)和强磁场(>4T)的使用条件限制了钙钛矿型氧化物巨磁电阻材料的应用，能否提高温度和降低外场一直成为这类材料开发应用的关键。与这类负巨磁电阻材料相对的正巨磁电阻结构与材料也随后被发现和制备出来，1997年在窄带半导体Ag2+xSe或Ag2+;Te体系材料中被发现存在准线性正巨磁电阻效应(y\^i/re390， 57 (1997)) ， 2000年在金属Au嵌入窄带半导.体.InSb中构成的非均质.YdP disk准二维结构中又发现了巨'大的正巨磁电阻效应(5c/e/ ce289， 1530 (2000))，从而拉幵了正巨磁电阻效应研究的序幕。这些材料中正巨磁电阻效应与外加磁场强度具有正相关性，且最重要的是从低温直到室温都存在这种正磁电阻效应，这在一定程度上克服了负巨磁电阻材料的不足。但是，这些正巨磁电阻材料与结构需要使用贵重金属如金银等，而且制作工艺复杂、对设备要求高、需要高真空和保护气氛等比较苛刻的制备条件，使得其制作与制备受到很大限制。中国专利(公开号CN1588663A， CN1588662A) 2005年报道了一类在低场和近室温条件下具有正巨磁电阻效应的Fe/C/Si和Fe/Co/Si复合膜材料体系，该类复合膜材料在300K室温下具有36%的正巨磁电阻效应，但其制作仍然需要真空激光脉冲沉枳过程，制备条件要求较高。美国专利(U.S. P6937967, USA;U. S. P6316131, USA)也于2001年和2002年分别报道了具有正巨磁电阻效应的窄带半导体材料(Ag:.,.Se和Ag:、Te)与结构(金属Au嵌入窄带半导体InSb中构成的非均质vdPdisk),但其对金银等贵金属的使用、以及复杂的制备工艺和苛刻的制备条件等均限制了其应用推广，而且其磁电阻效应也局限在加0K以下。无疑，对于具有室温及室温以上温区正磁电阻效应的制备方法和制作工艺要求简单易行的新型正巨磁电阻材料体系与器件的研究与专利技术具有相当重要的价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在温度区间5K 350K的从低温直到室温以上温区的具有正巨磁电阻效应的复合功能陶瓷材料及其制备方法。本专利技术的技术解决方案 一种正巨磁电阻复合功能陶瓷材料，由钙钛矿氧化物超导陶瓷材料Bi2212相和负巨磁电阻陶瓷材料LCMO相构成，其中组成式为(Bi2212相),，(LCMO相)，，x为质量份数，0<X《0. 5， Bi2212相构成的化学式为Bi2Sr2-a-bLaaCai+bCu208 ， LCMO相构成的化学式为La卜cCaJnO a=0. 4、 b=0. 5和01/3。所述的x=0. 5，所述的复合功能陶瓷材料组成式为(Bi2212相)w,.'LCM0相)。.5,按质量分数计，具有最佳正巨磁电阻效应。制备权利要求l所述的正巨磁电阻复合功能陶瓷材料的方法，步骤如下(1)将氧化物Bi2 03、 LaA、 Cu0、 MrA和碳酸盐Sr2C03、 CaC03中的几种的组合按照化学式Bi2Sr2—a—bLaaCa1+bCu208,构成Bi2212相和La^CaeMrA构成LCMO相的原子配比配料，对Bi2212相取值为a=0.4、 b=0. 5即Bi2SrLtLa^CauCuA'对LCMO相取值为c=l/3艮卩La2/3Ca1/3Mn03;(2) 将配好的原料进行研磨混合；(3) 将研磨混合好的Bi2212相材料和LCM0相材料首先在马弗炉中预烧，对Bi2212相材料预烧温度为820 840°C、预烧时间为24 48小时，对LCMO相材料预烧温度为880 920°C，预烧时间为24 48小时，反复3 4次，接着将研磨后的粉末在压力机上压结成片状样品，然后在马弗炉中进行成相烧结，对Bi2212相材料烧结温度为850 88CTC、烧结时间为36 60小时，对LCMO相材料烧结温度为1200 1400°C、烧结时间为36 60小时，随炉冷却后得到高密度块材；(4) 将Bi2212相材料和LCMO相材料烧结成相的高密度块材研磨粉碎得到粉体材料，然后按照权利要求l中的组成式(Bi2212相),i(LCM0相)，的配料比例配料并研磨30 60分钟使其混合均匀，其中x为质量分数，0〈x《0.5;(5) 将研磨后的Bi2212相材料和LCMO相材料混合物粉末在压力机上压结成片状样叩 ，(6) 将压制好的片状样品在马弗炉中退火处理，温度为800 830°C、时间为2 4小时，最终制备出具有正巨磁电阻复合功能陶瓷材料产品块材。所述步骤(4)中的研磨时间为30 60分钟，粉体材料的平均粒度为20um。所述步骤(3)和步骤(5)中在压力机上25 30MPa等静压下20 30分钟压结成片状样品。所述步骤(3)和步骤(6)中高密度块材的相对密度为80% 98%。在上述步骤(6)中，所得高密度块材具有正巨磁电阻效应，该复合功能陶瓷材料可用于磁电阻效应信息传感材料。所述的复合材料(Bi2212相)(LCMO相)x的组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正巨磁电阻复合功能陶瓷材料，其特征在于：由钙钛矿氧化物超导陶瓷材料Ｂｉ２２１２相和负巨磁电阻陶瓷材料ＬＣＭＯ相构成，其中组成式为（Ｂｉ２２１２相）↓［１－ｘ］（ＬＣＭＯ相）↓［ｘ］，ｘ为质量分数，０＜ｘ≤０．５，ＢＩ２２１２相构成的化学式为Ｂｉ↓［２］Ｓｒ↓［２－ａ－ｂ］Ｌａ↓［ａ］Ｃａ↓［１＋ｂ］Ｃｕ↓［２］Ｏ↓［８］，ＬＣＭＯ相构成的化学式为　Ｌａ↓［１－ｃ］Ｃａ↓［ｃ］ＭｎＯ↓［３］，ａ＝０．４、ｂ＝０．５和Ｃ＝１／３。

【技术特征摘要】
1、一种正巨磁电阻复合功能陶瓷材料，其特征在于由钙钛矿氧化物超导陶瓷材料Bi2212相和负巨磁电阻陶瓷材料LCMO相构成，其中组成式为(Bi2212相)1-x(LCMO相)x，x为质量分数，0<x≤0.5，Bi2212相构成的化学式为Bi2Sr2-a-bLaaCa1+bCu2O8，LCMO相构成的化学式为La1-cCacMnO3，a＝0.4、b＝0.5和C＝1/3。2、 根据权利要求1所述的正巨磁电阻复合功能陶瓷材料，其特征在于所述的^0.5， 所述的复合功能陶瓷材料组成式为(Bi2212相)卜。.5(LCM0相)u，按质量分数计，具有最 佳正巨磁电阻效应。3、 制备权利要求1所述的正巨磁电阻复合功能陶瓷材料的方法，其特征在于步骤 如下(1) 将氧化物Bi2 03、 LaA、 CuO、 Mn02和碳酸盐Sr2C03、 CaC03中的几种的组合按 照化学式Bi2Sr2-a-bLaaCa1+bCuA+s ，构成Bi2212相和La卜。CaJn03构成LCMO相的原子配 比配料，对Bi2212相取值为a=0, 4、 b=0. 5即Bi2Sr,.'La^Ca^CuA,对LCMO相取值为 c=l/3即La2/3Ca1/3Mn03;(2) 将配好的原料进行研磨混合；(3) 将研磨混合好的Bi2212相材料和LCMO相材料首先在马弗炉中预烧，对Bi2212 相材料预烧温度为820 840°C、预烧时间为24 48小时，对LCMO相材料预烧温度为 880 920°C，预烧时间为24 48小时，反复3 4次，接着将研磨后的粉末在压力机上 压结成片状样品，然后在马弗炉中进行成相烧结，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建武，张权，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]