专利名称：一种具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁氧化物材料，尤指一种在室温附近具有巨大的电 致电阻效应的铁氧化物材料。
背景技术：
电致电阻效应是指材料的电阻在外加电场下产生明显的变^*表现 为电流-电压曲线具有强烈的非线性。利用这一效应，可以通过外加电场对材料的电阻态进行调控当外加电场为零或较小时，材料处于高电阻 态；当外加电场较大时，材料处于低电阻态。因此，利用电致电阻效应 可以发展很多电子器件，特别是，基于电致电阻效应原理发展高密度非 易失性存储单元以及电随机存储器(RRAM， Resistance Switching Random Access Memory)是世界范围内正在关注的重要课逸要在实际应用中有效利用电致电阻效应，需要解决两个关键问题。 一是低场下的大效应，即在较小的电场下具有足够大的电致电阻效应； 二是在室温附近保持大的电致电阻效应。目前已经在一些材料中发现大 的电致电阻效应，如钩钛矿锰氧化物Pr^CaxMn03，钛酸盐Cr:SrTi03， 以及Fe304等等。但是，在这些材料中大的电致电阻效应都发生在很低的 温度，并且需要较大的外加电场，因此对实际应用有4艮大的限制。发明内容针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种在室温附近 具有巨大电致电阻效应的材料。为实现上述目的，本发明提供一种具有巨大电致电阻效应的铁氧化 物材料，其化学式为(Lm.xRx)Fe204，其中R为重稀土元素，O^x^l, x表示 原子百分比含量。进一步，所述重稀土元素为Ho、 Er、 Tm、 Yb或者Y。进一步，所述铁电材料的化学式为LuFe204。3进一步，所述铁氧化物材料的化学式为YbFe204。 进一步，所述铁氧化物材料的化学式为(Luo.5Yo.5)Fe204。 如权利要求1所述的具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，其特征在于，所述铁氧化物材料的化学式为YFe204。本发明提供一种具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，该材料在室温附近具有巨大的电致电阻效应，在其上外加较小的电场就可以使材料的电阻从绝缘态转变为金属态，因此，本发明在高密度存储电子元件等领域具有极大的应用价值。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细iJi明图1为LuFe204样品的电阻在不同外加电压下随温度的变化关系；图2为LuFe204样品在不同温度下的电a^电压曲线；图3为室温下(300K) LuFe204样品的电阻随外加电压的变化关系。
具体实施方式
本发明的具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料采用固相反应法在 真空中烧结制备。用粉末X射线衍射法对制备的样品进行结构和物相分 析，表明样品具有很好的单相。用超导量子干涉仪测量样品的磁性，用 物性测量系统(PPMS， Physical Properties Measuring System)观'J量才羊品 的电阻和电流-电阻曲线。直流电压由一个Keithley2400型电压源提供。实施例1:制备LuFe204多晶样品将2.8370克纯度为99.99%的Lu203， 1.8975克纯度为99.9998%的 Fe203,和0.2654克纯度为99.99%的Fe粉末混合，搅拌研磨至均匀，用 粉末压片机压片成型，放入石英管中，抽真空密封，在1100。C烧结48 小时，随炉自然冷却到室温。用粉末X射线衍射法对制备的多晶样品进 行结构和物相分析，表明生成的LuFe204样品具有很好的单相。所测LuFe204样品的电阻随温度的变化如图1所示。在小电压下， 样品在整个温度区间为绝缘态。在高电压下，电阻在某一温度迅速减小 几个数量级，发生绝缘体-金属转变。随着外加电压的增加，转变温度向 低温移动。所测LuFe204样品在不同温度下的电^r电压曲线如图2所示。在室4温附近，曲线表现出强烈的非线性。当外加电压增加到某一阈值，电流 发生突然的剧增，表明从绝缘态进入金属态。所测样品在室温下电阻随外加电压的变化如图3所示。随着外加电 压的增加，样品的电阻急剧减小。实施例2:制备YbFe204多晶样品在LuFe204材料基础上，通过用其他近邻的稀土元素(包括Ho， Er, Tm, Yb)对Lu位部分或全部替代，可形成一系列衍生化合物。这些衍 生物与LuFe204具有相同的晶体结构和相似的电性质。在本实例中，我 们用Yb元素完全替代Lu元素形成YbFe204。将2.8251克纯度为99.99% 的Yb203, 1.9080克纯度为99.9998%的Fe203，和0.2669克纯度为99.99% 的Fe粉末混合，搅拌研磨至均匀，用粉末压片机压片成型，放入石英管 中，抽真空密封，在1100。C烧结48小时，随炉自然冷却到室温。用粉 末X射线衍射法对制备的样品进行结构和物相分析，表明生成的YbFe204 样品具有很好的单相。实施例3:制备(LuLxYx)Fe2(34多晶样品,x-0.5，1.0。在LuFe204材料基础上，通过用Y元素对Lu位部分或全部替代，可 形成(Lu^Yx)Fe204化合物。这类化合物与LuFe204具有相似的晶体结构 和相近的电性质。在本实例中，我们分别用50%的Y和100%的Y元素 替代Lu元素形成(Luo.5Y。.5)Fe204和YFe204。为制备(Luo.5Y。.5)Fe204样品， 将0.9175克纯度为99.99%的Y203, 1.6169克纯度为99.99%的Lu203 2.1630克纯度为99.9998%的Fe203,和0.3026克纯度为99.99%的Fe粉末 混合，搅拌研磨至均匀，用粉末压片机压片成型，放入石英管中，抽真 空密封，在1150。C烧结48小时，随炉自然冷却到室温。为制备YFe204 样品，将2.1335克纯度为99.99%的Y203， 2.5147克纯度为99.9998%的 Fe203，和0.3518克纯度为99.99。/。的Fe粉末混合，搅拌研磨至均匀，用 粉末压片机压片成型，放入石英管中，抽真空密封，在1150。C烧结48 小时，随炉自然冷却到室温。用粉末X射线衍射法对制备的样品进行结 构和物相分析，表明生成的(Luo.sY。.5)Fe204和YFe204样品都具有很好的 单相。
权利要求
1.一种具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，其特征在于，该铁氧化物材料的化学式为(Lu1-xRx)Fe2O4，其中R为重稀土元素，0≤x≤1，x表示原子百分比含量。
2. 如权利要求1所述的具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材沐其特征 在于，所述重稀土元素为Ho、 Er、 Tm、 Yb或者Y。
3. 如权利要求1所述的具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，其特征 在于，所述铁氧化物材料的化学式为LuFe204。
4. 如权利要求l所述的具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，其特征 在于，所述铁氧化物材料的化学式为YbFe204。
5. 如权利要求l所述的具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，其特征 在于，所述铁氧化物材料的化学式为(Luo.5Y().5)Fe204。
6. 如权利要求l所述的具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，其特征 在于，所述铁氧化物材料的化学式为YFe204。
全文摘要
本发明公开了一种具有巨大电致电阻效应的铁氧化物材料，该材料的化学式为(Lu<sub>1-x</sub>R<sub>x</sub>)Fe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>，其中R为重稀土元素，0≤x≤1，x表示原子百分比含量。本发明在室温附近具有很大的电致电阻效应，在其上外加较小的电场就可以使材料的电阻从绝缘态转变为金属态。因此，本发明在高密度存储电子元件、可调电阻、电传感器等领域具有极大的应用价值。
文档编号C04B35/26GK101565303SQ20081010493
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者阳 孙, 成昭华, 李长辉 申请人:中国科学院物理研究所