霍广鹏，张晓东，宋宏远，惠玉玉，杜晓丽，陈亮维，虞 澜

(昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明 650093)

0 引 言

复杂四方有序结构的Sr3YCo4O10.5+δ因具有室温铁磁性、良好的热电及掺杂效应，在半导体存储、固体氧化物燃料电池等领域有着潜在应用[1-11]，引起了人们的广泛关注。Withers[1]和Istomin[2]等分别采用固相反应法制备了A位有序(AO)和氧空位有序(OO)的Sr3YCo4O10.5+δ多晶，发现变形钙钛矿Sr3YCo4O10.5+δ属于四方相结构，I4/mmm空间群，晶格常数a=b=0.762 38 nm，c=1.531 44 nm[2-8]。c轴方向上，Sr2+、Y3+按-Sr-Y-Y-Sr-顺序排布，缺氧CoO4.25+δ四面体层与富氧CoO6八面体层交替堆垛[12-15]，4层一周期使c轴长度为原始钙钛矿型晶胞的4倍，a、b轴长度为原始晶胞的2倍。ab面内 Sr2+和Y3+比值为3∶1。

目前对Sr3YCo4O10.5+δ的研究主要集中在电磁性能，其室温铁磁性机制众说纷纭，可能源于：CoO4.25+δ和CoO6层间的铁磁相互作用[10]，或CoO6层低自旋态Co3+被高自旋态Co3+包围形成的铁磁“自旋袋”[13]。而因制备工艺的不同，Sr3YCo4O10.5+δ电磁性能存在较大差异。Kobayashi等[5]采用固相反应法1 100 ℃/48 h空气中烧结制备的Sr3YCo4O10.5+δ多晶，在磁场强度H=0.1 T下，Tc～335 K，场冷曲线(FC)的峰值温度Tf～260 K时，磁化强度(M)达到最大2.6 emu/g，电阻率ρ=0.1 Ω·cm；Fukushima等[16]以同样方法在1 200 ℃制备的Sr3YCo4O10.5+δ多晶，在H=0.1 T下，Tc～330 K，Tf～300 K时M=0.04μB/Co，ρ=1 Ω·cm。可以认为A位有序和氧空位有序会对Sr3YCo4O10.5+δ的性能产生影响，但并未做过系统研究，也未对有序结构做过证明。

本文系统研究了950～1 180 ℃内不同烧结时间和烧结次数，共7种工艺的多晶样品。结合热分析、XRD和SEM的表征，筛选出了Sr3YCo4O10.5+δ多晶有序化的最佳烧结工艺，并进一步研究了多晶的电磁性能。

1 实 验

采用固相反应法在空气中制备Sr3YCo4O10.5+δ多晶，化学反应式如下：

3SrCO3+ (1/2)Y2O3+ (4/3)Co3O4+(1/3+δ/2)O2→Sr3YCo4O10.5+δ+3CO2↑

(1)

将原料SrCO3(99.95%)、Y2O3(99.90%)和Co3O4(99.90%)按分子摩尔比3∶(1/2)∶(4/3)混合，充分研磨2 h，4 MPa/5 min+5 MPa/5 min压片(直径20 mm, 厚3～5 mm)。……