测得其自旋重取向温度为-23.15°C，比未掺杂Mn的TbFeO3单晶的自旋重取向温度提高了 241.5°C。磁热测试结果显示，当温度低于-23.15°C时材料的磁性迅速降低。进一步做在相变附近的温度区间内反复升降温的测试，可见在这个过程中磁化强度的变化趋势几乎每次都完全相同，具有很好的可重复性，本实施例生长出了TbFe0.75Mn0.2503单晶材料对应的临界温度与相对应的多晶材料相同，由于单晶具有强烈的各向异性和完美的晶体学特性，其应用更有针对性，因此可作为磁温敏器件材料。图4为TbFea75Mna25O3单晶材料的磁化强度-时间和温度-时间曲线，反映了当温度在-76.15°C和26.85°C之间反复变化时，其对应的磁化强度的变化呈现出非常规律的周期性，证明这种磁性温敏材料可以反复升降温而其磁化强度始终保持极好的可重复性。本实施例TbFea75Mna25O3临界温度为-23.15°C，虽然温度较低，在日常工业生产和生活中仍然较为常见，因此可以采用本实施例TbFea75Mna25O3多晶体材料制备相关电子器件。
[0022]实施例三:
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于:
在本实施例中，一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料的TbFea2MnasO3多晶体制备方法，采用Tb4O7, MnO2^P Fe 203作为原料，按照Tb: Fe: Mn: O的原子摩尔比例为1:0.2:0.8:3的原料配比，以固相反应法合成TbFea2MnasO3多晶材料。
[0023]将本实施例制备的多晶材料切下一小块，用X射线衍射验证所得样品的单相性。
[0024]将本实施例制备的多晶材料切下小块，称重，用综合物性测量仪(PPMS)测试磁性质，并得到其自旋重取向温度，测得其自旋重取向温度为25.80°C。磁热测试结果显示，当温度低于25.80°C时材料的磁性迅速降低。临界温度为25.80°C，在室温附近，在日常工业生产和生活中较为常见，因此可以采用本实施例TbFea2MnasO3多晶体材料制备相关电子器件。
[0025]实施例四:
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于:
在本实施例中，一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料的TbFea5Mna5O3多晶体制备方法，采用Tb4O7,MnO2^P Fe 203作为原料，按照Tb: Fe:Mn: O的原子摩尔比例为1: 0.5:0.5:3的原料配比，以固相反应法合成TbFea5Mna5O3多晶材料。
[0026]将本实施例制备的多晶材料切下一小块，用X射线衍射验证所得样品的单相性。
[0027]将本实施例制备的多晶材料切下小块，称重，用综合物性测量仪(PPMS)测试磁性质，并得到其自旋重取向温度，测得其自旋重取向温度为25.85°C。磁热测试结果显示，当温度低于25.85°C时材料的磁性迅速降低。临界温度为25.85°C，在室温附近，在日常工业生产和生活中较为常见，因此可以采用本实施例TbFea5Mna5O3多晶体材料制备相关电子器件。
[0028]实施例五:
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于:
在本实施例中，一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料的TbFea6Mna4O3多晶体制备方法，采用Tb4O7,MnO2^P Fe 203作为原料，按照Tb:Fe:Mn:O的原子摩尔比例为1:0.6:0.4:3的原料配比，以固相反应法合成TbFea6Mna4O3多晶材料。
[0029]将本实施例制备的多晶材料切下一小块，用X射线衍射验证所得样品的单相性。
[0030]将本实施例制备的多晶材料切下小块，称重，用综合物性测量仪(PPMS)测试磁性质，并得到其自旋重取向温度，测得其自旋重取向温度为11.84°C。磁热测试结果显示，当温度低于11.84°C时材料的磁性迅速降低。临界温度为11.84°C，在室温附近，在日常工业生产和生活中较为常见，因此可以采用本实施例TbFea6Mna4O3多晶体材料制备相关电子器件。
[0031]实施例六:
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于:
在本实施例中，一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料的TbFe。.9Mn0.P3多晶体制备方法，采用Tb4O7,MnO2^P Fe 203作为原料，按照Tb:Fe:Mn:0的原子摩尔比例为1:0.9:0.1:3的原料配比，以固相反应法合成TbFea9Mna从多晶材料。
[0032]将本实施例制备的多晶材料切下一小块，用X射线衍射验证所得样品的单相性。
[0033]将本实施例制备的多晶材料切下小块，称重，用综合物性测量仪(PPMS)测试磁性质，并得到其自旋重取向温度，测得其自旋重取向温度为-90.15°C。磁热测试结果显示，当温度低于-90.15°C时材料的磁性迅速降低。
[0034]对比例:
本对比例与实施例一基本相同，特别之处在于:
在本对比例中，一种磁性温敏材料TbFeO3的多晶体制备方法，采用Tb 407、MnOjP Fe 203作为原料，按照Tb:Fe:0的原子摩尔比例为1:1:3的原料配比，以固相反应法合成TbFeO3S晶材料。
[0035]将本实施例制备的多晶材料切下一小块，用X射线衍射验证所得样品的单相性。
[0036]将本实施例制备的多晶材料切下小块，称重，用综合物性测量仪(PPMS)测试磁性质，并得到其自旋重取向温度，测得其自旋重取向温度为-264.65°C。磁热测试结果显示，当温度低于-264.65°C时材料的磁性迅速降低。
[0037]综上所述，参见图1?4，由上述实施例和对比例可知:
磁性温敏材料TbFeO3和作为TbFe ! xMnx03(0 < x ^ 0.8)系列多晶材料的TbFea2MnasO3、TbFea4Mn0 6O3、TbFea5Mn0 5O3、TbFea6Mn0 4O3、TbFea75Mna25O3、TbFea9Mna13 和 TbFeO3其对应的临界温度分别为:25.80 0C, 23.52 °C, 25.85 °C，11.84 °C，-23.15。。，-90.15 °C和-264.65°C。可通过改变配比获得磁转变临界温度范围在-264.65°C到25.85°C的不同材料，其磁转变基于钙钛矿型稀土过渡金属氧化物中存在的自旋重取向相变的原理，这种相变使得磁转变速度比传统的居里温度附近发生磁转变迅速得多，且在临界温度以上具有自发磁化，因此转变前后无需外加磁场诱导，这些特性使得TbFe1 χΜηχ03 (O < x ^ 0.8)材料优于传统的依赖于居里温度附近磁转变的磁敏温度器件材料。
[0038]上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料及其单晶和多晶的制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料，其特征在于:具有单晶或多晶的材料形式，化学式为TbFe1 χΜηχ03，其中稀土元素Tb，0 < x彡0.8。2.根据权利要求1所述锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料，其特征在于:0.25 X 0.8。3.根据权利要求2所述锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料，其特征在于:0.4 < X < 0.8。4.根据权利要求2所述锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料，其特征在于:0.5 < X < 0.8。5.一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料的多晶体制备方法，其特征在于:采用Rn1^MnOjP Fe2O3作为原料，其中嫂/稀土元素Tb，R A为铽铁氧化物，按照Tb: Fe: Mn: O的原子摩尔比例为1: (1-x):x:3的原料配比，以固相反应法合成TbFe1 χΜηχ03多晶材料，其中m=4，n=7，0 < x 0.8α6.一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料的单晶体制备方法，其特征在于:首先采用Rn1^MnOjP Fe2O3作为原料，其中嫂/稀土元素Tb，RWn为铽铁氧化物，按照Tb: Fe: Mn: O的原子摩尔比例为1: (1-x):x:3的原料配比，以固相反应法合成TbFe1 χΜηχ03多晶材料，其中m=4，n=7 ;然后再以TbFe1 χΜηχ03多晶材料为原料，采用光学浮区炉法生长成TbFe ι χΜηχ03单晶材料，其中O < X彡0.8。
【专利摘要】本发明公开了一种锰掺杂铽铁氧化物的磁性温敏材料及其单晶和多晶的制备方法，由Tb4O7、MnO2和Fe2O3粉末以固相反应法合成TbFe1-xMnxO3多晶材料，再由多晶材料用光学浮区炉法生长成单晶材料。本发明磁性温敏材料无须外加磁场辅助，磁转变温度敏感度高，磁转变临界温度可调节且可达到室温的材料，应用于磁温敏器件。本发明磁性温敏材料可通过改变配比获得磁转变临界温度范围在-264.65℃到25.85℃的不同材料，这种相变使得磁转变速度比传统的居里温度附近发生磁转变迅速得多，且在临界温度以上具有自发磁化，因此转变前后无需外加磁场诱导，本发明材料优于传统的依赖于居里温度附近磁转变的磁敏温度器件材料。
【IPC分类】C30B29/22, C30B13/00, H01F1/34, C30B28/02
【公开号】CN105332055
【申请号】CN201510851586
【发明人】方依霏, 张金仓, 崔晓鹏, 康健, 曹世勋
【申请人】上海大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月30日