新型Ba2MnV0.7Zr0.3O6多铁性双钙钛矿的多功能特性及其在先进技术中的应用探索

来自多领域交叉研究团队通过改良溶胶-凝胶法成功合成新型双钙钛矿材料Ba2MnV0.7Zr0.3O6。该材料展现铁磁有序（TC=42K）、铁电极化（Pr=5.48μC/cm2）、窄带隙半金属特性（1.3eV）及优异热电性能（ZT=0.95@300K），同时在220°C工作温度下对乙醇/丙酮气体呈现高灵敏度与快速响应（~50s），为多功能器件开发提供新材料平台。

　　

研究人员采用创新性的蛋清螯合改良溶胶-凝胶法，在800°C退火条件下成功制备出新型双钙钛矿材料Ba₂MnV_0.7Zr_0.3O₆。通过X射线衍射（XRD）Rietveld精修确认其具有单斜晶系结构（空间群P2₁/m），平均晶粒尺寸为56纳米，能量色散X射线光谱（EDX）分析证实材料相纯度。

磁性测试揭示出有趣的亚铁磁行为：居里温度（T_C）为42开尔文，居里-外斯常数（θ_CW）为-80开尔文，表明存在较强的反铁磁相互作用。在低温条件下观察到明显的铁电特性，剩余极化强度（P_r）达到5.48微库仑/平方厘米，展现出自发电极化能力。

密度泛函理论（DFT）计算不仅验证了材料的结构稳定性，还揭示其半金属电子特性，计算显示该材料具有1.3电子伏特的窄带隙。特别令人振奋的是热电性能评估结果——在300开尔文室温环境下热电优值（ZT）峰值高达0.95，展现出卓越的热电能转换潜力。

在气体传感应用方面，该材料在220°C最佳工作温度下表现出快速响应/恢复特性：对乙醇气体的响应/恢复时间为48.74秒/49.67秒，对丙酮气体为52.39秒/56.32秒。同时其对低浓度气体分子展现出高灵敏度检测能力。

这种集磁性、铁电性、热电性与气敏性于一体的多功能材料，为开发新一代智能传感器、自旋电子器件和多状态存储器提供了极具前景的材料平台。