專利名稱：一種具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵氧化物材料，尤指一種在室溫附近具有巨大的電 致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料。
背景技術(shù)：
電致電阻效應(yīng)是指材料的電阻在外加電場下產(chǎn)生明顯的變^*表現(xiàn) 為電流-電壓曲線具有強(qiáng)烈的非線性。利用這一效應(yīng)，可以通過外加電場對材料的電阻態(tài)進(jìn)行調(diào)控當(dāng)外加電場為零或較小時(shí)，材料處于高電阻 態(tài)；當(dāng)外加電場較大時(shí)，材料處于低電阻態(tài)。因此，利用電致電阻效應(yīng) 可以發(fā)展很多電子器件，特別是，基于電致電阻效應(yīng)原理發(fā)展高密度非 易失性存儲(chǔ)單元以及電隨機(jī)存儲(chǔ)器(RRAM， Resistance Switching Random Access Memory)是世界范圍內(nèi)正在關(guān)注的重要課逸要在實(shí)際應(yīng)用中有效利用電致電阻效應(yīng)，需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問題。 一是低場下的大效應(yīng)，即在較小的電場下具有足夠大的電致電阻效應(yīng)； 二是在室溫附近保持大的電致電阻效應(yīng)。目前已經(jīng)在一些材料中發(fā)現(xiàn)大 的電致電阻效應(yīng)，如鉤鈦礦錳氧化物Pr^CaxMn03，鈦酸鹽Cr:SrTi03， 以及Fe304等等。但是，在這些材料中大的電致電阻效應(yīng)都發(fā)生在很低的 溫度，并且需要較大的外加電場，因此對實(shí)際應(yīng)用有4艮大的限制。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在室溫附近 具有巨大電致電阻效應(yīng)的材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化 物材料，其化學(xué)式為(Lm.xRx)Fe204，其中R為重稀土元素，O^x^l, x表示 原子百分比含量。進(jìn)一步，所述重稀土元素為Ho、 Er、 Tm、 Yb或者Y。進(jìn)一步，所述鐵電材料的化學(xué)式為LuFe204。3進(jìn)一步，所述鐵氧化物材料的化學(xué)式為YbFe204。 進(jìn)一步，所述鐵氧化物材料的化學(xué)式為(Luo.5Yo.5)Fe204。 如權(quán)利要求1所述的具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，其特征在于，所述鐵氧化物材料的化學(xué)式為YFe204。本發(fā)明提供一種具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，該材料在室溫附近具有巨大的電致電阻效應(yīng)，在其上外加較小的電場就可以使材料的電阻從絕緣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)，因此，本發(fā)明在高密度存儲(chǔ)電子元件等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)iJi明圖1為LuFe204樣品的電阻在不同外加電壓下隨溫度的變化關(guān)系；圖2為LuFe204樣品在不同溫度下的電a^電壓曲線；圖3為室溫下(300K) LuFe204樣品的電阻隨外加電壓的變化關(guān)系。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料采用固相反應(yīng)法在 真空中燒結(jié)制備。用粉末X射線衍射法對制備的樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和物相分 析，表明樣品具有很好的單相。用超導(dǎo)量子干涉儀測量樣品的磁性，用 物性測量系統(tǒng)(PPMS， Physical Properties Measuring System)觀'J量才羊品 的電阻和電流-電阻曲線。直流電壓由一個(gè)Keithley2400型電壓源提供。實(shí)施例1:制備LuFe204多晶樣品將2.8370克純度為99.99%的Lu203， 1.8975克純度為99.9998%的 Fe203,和0.2654克純度為99.99%的Fe粉末混合，攪拌研磨至均勻，用 粉末壓片機(jī)壓片成型，放入石英管中，抽真空密封，在1100。C燒結(jié)48 小時(shí)，隨爐自然冷卻到室溫。用粉末X射線衍射法對制備的多晶樣品進(jìn) 行結(jié)構(gòu)和物相分析，表明生成的LuFe204樣品具有很好的單相。所測LuFe204樣品的電阻隨溫度的變化如圖1所示。在小電壓下， 樣品在整個(gè)溫度區(qū)間為絕緣態(tài)。在高電壓下，電阻在某一溫度迅速減小 幾個(gè)數(shù)量級，發(fā)生絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變。隨著外加電壓的增加，轉(zhuǎn)變溫度向 低溫移動(dòng)。所測LuFe204樣品在不同溫度下的電^r電壓曲線如圖2所示。在室4溫附近，曲線表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性。當(dāng)外加電壓增加到某一閾值，電流 發(fā)生突然的劇增，表明從絕緣態(tài)進(jìn)入金屬態(tài)。所測樣品在室溫下電阻隨外加電壓的變化如圖3所示。隨著外加電 壓的增加，樣品的電阻急劇減小。實(shí)施例2:制備YbFe204多晶樣品在LuFe204材料基礎(chǔ)上，通過用其他近鄰的稀土元素(包括Ho， Er, Tm, Yb)對Lu位部分或全部替代，可形成一系列衍生化合物。這些衍 生物與LuFe204具有相同的晶體結(jié)構(gòu)和相似的電性質(zhì)。在本實(shí)例中，我 們用Yb元素完全替代Lu元素形成YbFe204。將2.8251克純度為99.99% 的Yb203, 1.9080克純度為99.9998%的Fe203，和0.2669克純度為99.99% 的Fe粉末混合，攪拌研磨至均勻，用粉末壓片機(jī)壓片成型，放入石英管 中，抽真空密封，在1100。C燒結(jié)48小時(shí)，隨爐自然冷卻到室溫。用粉 末X射線衍射法對制備的樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和物相分析，表明生成的YbFe204 樣品具有很好的單相。實(shí)施例3:制備(LuLxYx)Fe2(34多晶樣品,x-0.5，1.0。在LuFe204材料基礎(chǔ)上，通過用Y元素對Lu位部分或全部替代，可 形成(Lu^Yx)Fe204化合物。這類化合物與LuFe204具有相似的晶體結(jié)構(gòu) 和相近的電性質(zhì)。在本實(shí)例中，我們分別用50%的Y和100%的Y元素 替代Lu元素形成(Luo.5Y。.5)Fe204和YFe204。為制備(Luo.5Y。.5)Fe204樣品， 將0.9175克純度為99.99%的Y203, 1.6169克純度為99.99%的Lu203 2.1630克純度為99.9998%的Fe203,和0.3026克純度為99.99%的Fe粉末 混合，攪拌研磨至均勻，用粉末壓片機(jī)壓片成型，放入石英管中，抽真 空密封，在1150。C燒結(jié)48小時(shí)，隨爐自然冷卻到室溫。為制備YFe204 樣品，將2.1335克純度為99.99%的Y203， 2.5147克純度為99.9998%的 Fe203，和0.3518克純度為99.99。/。的Fe粉末混合，攪拌研磨至均勻，用 粉末壓片機(jī)壓片成型，放入石英管中，抽真空密封，在1150。C燒結(jié)48 小時(shí)，隨爐自然冷卻到室溫。用粉末X射線衍射法對制備的樣品進(jìn)行結(jié) 構(gòu)和物相分析，表明生成的(Luo.sY。.5)Fe204和YFe204樣品都具有很好的 單相。
權(quán)利要求
1.一種具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，其特征在于，該鐵氧化物材料的化學(xué)式為(Lu1-xRx)Fe2O4，其中R為重稀土元素，0≤x≤1，x表示原子百分比含量。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材沐其特征 在于，所述重稀土元素為Ho、 Er、 Tm、 Yb或者Y。
3. 如權(quán)利要求1所述的具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，其特征 在于，所述鐵氧化物材料的化學(xué)式為LuFe204。
4. 如權(quán)利要求l所述的具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，其特征 在于，所述鐵氧化物材料的化學(xué)式為YbFe204。
5. 如權(quán)利要求l所述的具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，其特征 在于，所述鐵氧化物材料的化學(xué)式為(Luo.5Y().5)Fe204。
6. 如權(quán)利要求l所述的具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，其特征 在于，所述鐵氧化物材料的化學(xué)式為YFe204。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有巨大電致電阻效應(yīng)的鐵氧化物材料，該材料的化學(xué)式為(Lu<sub>1-x</sub>R<sub>x</sub>)Fe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>，其中R為重稀土元素，0≤x≤1，x表示原子百分比含量。本發(fā)明在室溫附近具有很大的電致電阻效應(yīng)，在其上外加較小的電場就可以使材料的電阻從絕緣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)。因此，本發(fā)明在高密度存儲(chǔ)電子元件、可調(diào)電阻、電傳感器等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C04B35/26GK101565303SQ20081010493
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者陽 孫, 成昭華, 李長輝 申請人:中國科學(xué)院物理研究所