close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13699

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13699
(13) C1
(19)
C 04B 35/26
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
НА ОСНОВЕ ФЕРРИТА ВИСМУТА
(21) Номер заявки: a 20090874
(22) 2009.06.15
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное
объединение
"Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Бушинский Максим Викторович; Троянчук Игорь Олегович;
Шаповалова Елена Федоровна;
Чобот Александра Николаевна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение "Научно-практический центр
Национальной академии наук Беларуси по материаловедению" (BY)
(56) US 7436013 B2, 2008.
US 5164349 A, 1992.
JP 2000-272963 A.
RU 2189954 C2, 2002.
US 5512196 A, 1996.
BY 10176 C1, 2007.
BY 13699 C1 2010.10.30
(57)
Магнитоэлектрический материал на основе феррита висмута, отличающийся тем, что
дополнительно содержит оксид титана при следующем соотношении компонентов в пересчете на оксиды, мол. %:
Bi2O3
47,4–48,1
Fe2O3
42,2–44,2
TiO2
7,7–10,4.
Изобретение относится к области электроники, в частности к магнитоэлектрическим
материалам на основе сложных оксидов висмута со структурой перовскита. Такие материалы, сочетающие ферромагнитные и сегнетоэлектрические свойства (мультиферроики),
представляют большой интерес для применений в устройствах хранения и обработки информации, спинтронике.
Известен феррит висмута BiFeO3 - соединение, обладающее рекордно высокими температурами электрического (Тс = 1083 К) и магнитного (ТN =643 К) упорядочений, что
позволяет использовать его в качестве датчиков различного типа.
Недостатком этого магнитоэлектрического материала является то, что магнитоэлектрические взаимодействия в объемных образцах чистого BiFeO3 невелики. Это обусловлено
тем, что основная антиферромагнитная структура G-типа модулирована циклоидой с большим периодом 640 Å [1]. В этой фазе линейный магнитоэлектрический эффект запрещен,
однако разрешен квадратичный магнитоэлектрический эффект, который значительно
меньше линейного по величине. Для реализации линейного магнитоэлектрического взаимодействия необходимо разрушить несоразмерную магнитную структуру, что ведет к появлению спонтанной намагниченности. Это возможно сделать путем приложения больших по
величине магнитных (около 200 кЭ) или электрических полей (порядка 200 кВ/см), эпитаксиальных напряжений и различных химических замещений.
BY 13699 C1 2010.10.30
Известен магнитоэлектрический материал [2], который представляет собой монокристаллическую пленку с ориентацией (001) феррита висмута BiFeO3 с тетрагональной
структурой и используется в качестве сегнетоэлектрического элемента запоминающего
устройства. По своей сущности он наиболее близок к предлагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа.
К недостаткам указанного материала следует отнести невысокую эффективность магнитоэлектрических преобразований, связанную с отсутствием спонтанной намагниченности, а также сложность аппаратуры и высокие энергозатраты, необходимые для получения
монокристаллических пленок.
Задачей, решаемой данным изобретением, является улучшение параметров магнитоэлектрического материала на основе феррита висмута (наличие спонтанной намагниченности) и снижение энергетических затрат на его получение.
Поставленная задача решается тем, что магнитоэлектрический материал на основе
феррита висмута дополнительно содержит оксид титана при следующем соотношении
компонентов в пересчете на оксиды, мол. %:
48,1-47,4
Bi2O3
Fe2O3
44,2-42,2
ТiO2
7,7-10,4.
Результаты структурных и магнитных исследований в больших полях (до 140 кЭ)
твердых растворов на основе BiFeO3 показали, что эффективным способом реализации
слабоферромагнитного состояния в мультиферроиках типа BiFeO3 в сегнетоэлектрической
фазе с симметрией R3c является замещение ионов висмута четырехвалентными ионами
титана. В твердых растворах BiFe1-xTixO3 при x = 0,1 модулированная антиферромагнитная структура полностью разрушается и реализуется слабоферромагнитное состояние за
счет магнитоэлектрических взаимодействий. В этой магнитной фазе разрешен линейный
магнитоэлектрический эффект.
На фиг. 1 представлена зависимость намагниченности пленки феррита висмута от
внешнего поля [3]. Как видно из графика, в данном материале спонтанная намагниченность отсутствует. На фиг. 2 изображены графики зависимости намагниченности от величины магнитного поля твердых растворов BiFe1-xTixO3, свидетельствующие о наличии
спонтанной намагниченности М.
Сопоставительный анализ нового решения с прототипом показывает, что заявляемый
магнитоэлектрический материал отличается от известного тем, что содержит дополнительно оксид титана. Таким образом, заявляемый магнитоэлектрический материал соответствует критерию изобретения "новизна".
Пример конкретного осуществления.
Поликристаллические образцы серии твердых растворов BiFe1-xTixO3 (x= 0,02; 0,08;
0,11; 0,14) были получены из смеси простых оксидов, взятых в стехиометрическом соотношении. Небольшой излишек оксида висмута (2-3 %) был добавлен в исходную шихту
для компенсации потерь этого элемента в процессе синтеза вследствие летучести висмута.
Смешивание оксидов проводилось в планетарной мельнице фирмы RETSCH в течение 30
мин. Для получения однородных по химическому составу образцов условия синтеза на
воздухе варьировались в пределах: Т = (850-920) °С и длительность 30 минут. Увеличение
температуры и времени синтеза способствовало химической однородности образцов.
Рентгенофазовый анализ проведен на дифрактометре ДРОН-3М в Cu-kα излучении. Для
магнитных измерений отбирались гомогенные образцы, не содержащие примесей. Измерения намагниченности в полях до 140 кЭ проведены на универсальной установке для измерения физических свойств (CRYOGENIC Ltd).
Конкретные примеры составов системы BiFe1-xTixO3 приведены в таблице.
2
BY 13699 C1 2010.10.30
Компонент, мол. %
x = 0,02
49,5
48,5
2,0
0,1
Bi2O3
Fe2O3
TiO2
Остаточная намагниченность М, emu/g
x = 0,08 x = 0,11 x = 0,14
48,1
47,4
46,7
44,2
42,2
40,2
7,7
10,4
13,1
0,2
0,25
0,1
Из таблицы следует, что наибольшей остаточной намагниченностью в данной серии
образцов обладают составы с x = 0,11 и x = 0,08 (M = 0,25 emu/g и M = 0,2 emu/g).
Преимуществом заявляемого материала является наличие спонтанной намагниченности, что расширяет эффективность магнитоэлектрических преобразований, кроме того, его
производство требует меньших энергозатрат по сравнению с известным. Это позволит использовать заявляемый материал в датчиках различного типа, в устройствах хранения и
обработки информации.
Источники информации:
1. Sosnovska, M. Loevenhaupt, W.I.F. David et al., Physica В 180-181, 117 (1992).
2. Patent USA N 7,436,013.
3. Кадомцева А.М., Звездин А.К., Попов Ю.Ф., Пятаков А.П., Воробьев Г.П. // Письма
в ЖЭТФ. - 79. - 571. - 2004.
Фиг. 1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
168 Кб
Теги
by13699, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа