稀土掺杂SmFeO3的制备与性能研究(3)
图1.1 ABO3钙钛矿型复合氧化物的结构示意图
这个结构的稳定条件是：rA>0.90，rB>0.51，t为允许因子此外，在形成稳定的ABO3型氧化物时，各种离子必须满足Gold-Schmidt条件：即哥德布密特容限因子t：0.75<t=（rA+rB）/21/2（rB+rO）<1.0，否则将引起晶格结构的畸变（其中rA，rB，rO分别代表A、B、O的离子半径[12]）。
1.2 SmFeO3的性能
1.2.1 多波段兼容隐身性
SmFeO3 多晶材料的性能特点是：
（1）厚度为2.0mm 的单层SmFeO3材料的反射损耗在15.8GHz左右出现峰值，约为-10dB，同时在14.3 ~ 16.8GHz 频率范围内反射损耗均达到-5dB，具有一定的微波吸收性能。
（2）采用固相法在1250℃时制得了颗粒尺寸大小为2~4μm 的单一相橙红色SmFeO3粉体。
（3）SmFeO3粉体在1.06μm波长处的反射率为0. 31%，激光吸收性能强; 红外辐射率为0.58，属于中低红外辐射率[13]。
表1-1 SmFeO3 的激光反射率和红外辐射率
1.2.2 波电磁特性及吸波性能
在多晶铁磁介电体中，当存在晶格空位或晶格格点上正常价数的离子被不同价数的离子取代时会存在固有电偶极子。在SmFeO3铁氧体中可能存在少量的Fe3+与Fe2+之间的转化，产生固有电偶极矩，造成介电损耗[13]。
1.2.3 对汽油-甲醇具有较高的灵敏度
通过TG-DTA、XRD以及SEM分析，在750℃烧结可以得到颗粒分布比较均匀，晶粒尺寸约在30nm的钙钛矿结构SmFeO3薄膜。该纳米晶SmFeO3薄膜是良好的半导体材料，对汽油-甲醇具有较高的灵敏度。其灵敏度随汽油-甲醇气体浓度增加而增加，在320℃测试温度下具有较高的灵敏度，响应与恢复时间小于5s[14]。
1.3 SmFeO3的应用
1.3.1 SmFeO3在磁光器件中的应用
磁光材料是指自紫外到红外波段具有磁光效应的光信息功能材料。磁光（magneto-optical，MO）效应是指在磁场的作用下，物质的电磁特性（如磁导率、介电常数、磁化强度、磁畴结构、磁化方向等）会发生变化，因而使通过它的光的传输特性（如偏振状态、光强、相位、频率、传输方向等）也随之发生变化。光在磁场作用下通过这些物质时传输特性发生的变化。这些效应应用最广泛的是法拉第效应，这样反映磁光材料的主要性能指标包括：比法拉第旋转θF、光吸收系数、比法拉第旋转温度系数、比法拉第旋转波长系数和磁光优值等。
1.3.2 SmFeO3在微波器件中的应用
随着现代探测技术朝着全方位、多层次、多频谱的方向发展,单一功能的隐身材料已经难以满足隐身技术的需求，研制多频段兼容隐身材料是当前隐身技术的热点。使用多层涂覆型功能隐身材料是目前提出的一种有效手段,但是涂层厚度和面密度通常较高，并且难以达到优异的介质匹配特性。因此，寻求一种具有多波段兼容隐身性能的单一材料是目前研究的难点。在前期工作中，我们对SmBO3、磁铅石型铁氧体以及Bi2O3/ATO混烧填料进行了初步探索。
研究结果表明，SmBO3材料对1.06μm激光存在特征吸收，反射率值约为0.6%,具有优良的激光隐身特性。同时，具有永磁特性的W型和M型磁铅石型铁氧体在2~18GHz频率范围内具有一定的微波吸收特性。橙色的Bi2O3/ATO混烧填料具有低红外发射率，在红外迷彩隐身中具有重要的应用价值[13]。
1.3.3 SmFeO3在气敏器件的应用
天津大学于2009年3月6日申请专利：以SmFeO3为基的电导型丙酮气体敏感材料、制备方法及应用。本发明的SmFeO3为基的电导型丙酮气体敏感材料，是通式为(Sm1-xLax)(Fe1-yBy)O[3]的复合氧化物，其中B代表Cu、Ni，0≤x≤0.5，0.05≤y≤0.2。通过柠檬酸络合－聚合液相化学法形成设计配方的SmFeO3基化学组成敏感材料。再将此材料形成薄膜型直热式传感器或烧结型旁热式传感器使用。采用本发明以 SmFeO3基为敏感材料制备的薄膜型与烧结型气体传感器，可实现对低浓度丙酮气体的检测，其具有灵敏度高，工作温度范围宽，选择性好，响应、恢复时间快，稳定性好等特点，适合在糖尿病的呼吸检测，食品质量检测，畜牧业检测等领域应用[15]。