JP3605027B2

JP3605027B2 - Method for producing composite of ferroelectric and ferromagnetic materials

Info

Publication number: JP3605027B2
Application number: JP2000338251A
Authority: JP
Inventors: ビュン・コーク・キム; ヘ・ジューン・ジェ
Original assignee: コリアインスティテュートオブサイエンスアンドテクノロジー
Priority date: 2000-10-07
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2020-11-06
Also published as: JP2002118237A; KR100399017B1; KR20020027124A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は強誘電体と強磁性体との複合体及びその製造方法に係り、より詳細にはセラミック強誘電体の強誘電性とセラミック強磁性体の強磁性とを兼備し、メモリー素子などに用いることを可能とする強誘電体と強磁性体との複合体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ＢａＴｉＯ_３とＰｂ（Ｚｒ_１／２Ｔｉ_１ _／ _２）Ｏ_３及びＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９とで代表される強誘電性セラミックス（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃｓ）は、自発分極（ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を有する。
【０００３】
即ち、最初は無秩序な配列をしていた材料内の双極子分極が、外部から印加される電界により一方向に配列され、こうして配列された双極子分極は外部の電界を除去しても再び無秩序な配列に戻らず残留分極（ｒｅｍａｎｅｎｔｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）として残るのである。
【０００４】
このような残留分極の方向はオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）信号の形態を有するデーター記録信号として用いられることができ、これを利用して記録された情報は外部の電界を除去しても保存される。
【０００５】
強誘電体セラミックスのこのような性質を用いて現在の揮発性ＤＲＡＭ（ｖｏｌａｔｉｌｅｄｙｎａｍｉｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）に続く次世代の記憶素子として、不揮発性でありながら高速なＦＲＡＭ（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）の開発が試みられている（参照：ＵＳＰａｔｅｎｔ５７９６６４８（１９９８）、ＵＳＰａｔｅｎｔ５７９８９６４（１９９８）、ＵＳＰａｔｅｎｔ５８９２７０６（１９９９）、ＵＳＰａｔｅｎｔ５９４３２５６（１９９９））。
【０００６】
一方、Ｌａ系ペロブスカイト化合物で代表される強磁性セラミックス（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｅｒａｍｉｃｓ）は、強誘電性セラミックスの自発分極と類似したスピン分極（ｓｐｉｎｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を有する。
【０００７】
即ち、最初は無秩序な配列をしていた材料内のスピン分極が、外部から印加される磁界により一方向に配列され、こうして配列されたスピン分極は、外部の磁界を除去しても再び無秩序な配列に戻らず残留磁化（ｒｅｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）として残るのである。
【０００８】
このような残留磁化の方向は、オン／オフ信号で記録することができ、これを用いて記録された情報は外部の磁界を除去しても保存される。強磁性セラミックスのこのような性質を利用して不揮発性で高速なＭＲＡＭ（ｍａｇｎｅｔｉｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）の開発が試みられている（参照：ＵＳＰａｔｅｎｔ５９１７７４９（１９９９）、ＵＳＰａｔｅｎｔ５９４０３１９（１９９９））。
【０００９】
尚、前記の特性を有するＦＲＡＭ及びＭＲＡＭは、共に１ビット（ｂｉｔ）記憶素子として、記録密度の飛躍的な向上は期待し難い。
【００１０】
従って、記憶素子のデータの記録密度を高めるためには、一つの記録セル当たり記録ビット数を高める方案が絶対的に必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は前記の如くの従来技術の問題点を勘案し案出されたものとして、その目的はセラミック強誘電体の強誘電性とセラミック強磁性体の強磁性とを兼備し、それぞれの残留分極と残留磁化とを独立的に調節し、不揮発性２ビットメモリー素子として用いることを可能とする強誘電体と強磁性体との複合体及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、Ｐｂ（Ｚｒ_0.53Ｔｉ_0.47）Ｏ₃強誘電体セラミックス粉末と、Ｎｉ_0.5Ｚｎ_0.5Ｆｅ₂Ｏ₄強磁性体セラミックス粉末とを混合して、（１−ｘ）Ｐｂ（Ｚｒ_0.53Ｔｉ_0.47）Ｏ₃＋ｘＮｉ_0.5Ｚｎ_0.5Ｆｅ₂Ｏ₄（ここで、０．４≦ｘ≦０．６）の組成を有するセラミックス粉末の混合物を得る、および前記セラミックス粉末の混合物を一軸加圧成形した後、続いて静水圧で加圧成形する段階を含み、残留分極が１５９１〜６０８２ｎＣ/ｃｍ²、残留磁化が９３〜３８６Ｇであり、前記残留分極と残留磁化は、前記強誘電体セラミックス粉末と前記強磁性体セラミック粉末の含量を変えることにより相互に独立に調節可能であることを特徴とする強誘電体と強磁性体との複合体の製造方法を提供する。
【００１７】
前記したとおり、本発明はセラミック強誘電体の強誘電性とセラミック強磁性体の強磁性とを共に有する強誘電体と強磁性体との複合体を組成し、残留分極と残留磁化との独立的な調節を可能とすることにより、不揮発性特性を有する２ビット記憶素子技術としての活用を可能とする効果を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、前記した本発明を、望ましい実施形態例を参考としてさらに詳細に説明する。
【００１９】
本発明の方法に従って、強誘電体と強磁性体との複合体を製造するための出発原料としては、ＰｂＯ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末を使用し、純度約９９％以上の高純度なものを使用するのが望ましい。
【００２０】
まず、前記粉末をＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４の組成通り秤量した後、混合、か焼、焼結しＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３強誘電体セラミックス及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４強磁性体セラミックスを得る。
【００２１】
前記の如く準備されたＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３強誘電体セラミックス及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４強磁性体セラミックスを粉砕し、それぞれ微粒のＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３強誘電体セラミック粉末及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４強磁性体セラミック粉末を得る。
【００２２】
前記の如く準備された微粒のＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３強誘電体セラミックス粉末及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４強磁性体セラミック粉末を（１−ｘ）Ｐｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３＋ｘＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４の組成通り秤量した後、混合する。
【００２３】
前記の如く準備された強誘電体セラミック粉末と強磁性体セラミック粉末との混合物を円形モールドに装入し、一軸加圧した後、再び静水圧で加圧し成形する。
【００２４】
前記本発明の方法によると、残留分極が６０８２〜１５９１ｎＣ／ｃｍ^２、抗電界が１８５０〜４５３ｖ／ｃｍ、残留磁化が９３〜３８６Ｇ、保磁力が１０８〜４００ｍＯｅである強誘電体と強磁性体との複合体を得ることが出来る。
【００２５】
前記の如くの工程により製造された、本発明による強誘電体と強磁性体との複合体の組成比による各特性を察するために、本発明では七通りの実施形態例別にその特性を測定した。
【００２６】
まず、通常の固相反応法により純度約９９％以上のＰｂＯ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末をＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４の組成通り秤量した後、エチルアルコールとジルコニアボールとを用いて約２４時間湿式混合した。混合されたスラリーを乾燥した後、空気雰囲気下にて８００〜１０００℃で約２時間か焼した。
【００２７】
前記の如く準備されたＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４粉末を、それぞれ直径１０ｍｍのモールドを用いて約１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で一軸加圧成形した後、再び約３トン／ｃｍ^２の圧力で静水圧成形した。得られた成形体を空気雰囲気下にて１０００〜１４００℃の温度で約２時間焼結した。この時の昇温速度は約３６０℃／ｈｒにした。
【００２８】
前記の如く準備されたＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４セラミックスをそれぞれめのう乳鉢で粉砕し、＃１００の篩にかけた後、エチルアルコールとジルコニアボールとを用いてそれぞれ約２４時間湿式粉砕し、混合されたスラリーを空気雰囲気下にて約１００℃で約１２時間乾燥した。
【００２９】
前記の如く準備された微粒のＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３及びＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４セラミック粉末を（１−ｘ）Ｐｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３＋ｘＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４組成通り秤量した後、エチルアルコールとジルコニアボールとを用いて約４８時間湿式混合し、混合されたスラリーを空気雰囲気下にて約１００℃で約１２時間乾燥した。
【００３０】
前記の如く準備された（１−ｘ）Ｐｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３＋ｘＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４混合粉末を、直径１０ｍｍのモールドを用いて約１トン／ｃｍ^２の圧力で一軸加圧成形した後、再び約３トン／ｃｍ^２の圧力で静水圧成形した。
【００３１】
前記の如く準備された強誘電体と強磁性体との混合体に対する強誘電特性を調査するため、円板形複合体の両面に常温用銀ペーストを塗布し乾燥させた後、改良されたＳａｗｙｅｒ−Ｔｏｗｅｒ方法により±２０ＫＶ／ｃｍの電界を印加し強誘電ヒステリシスループ（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐ）を測定した（参照：Ｊ．−Ｈ．Ｐａｒｋ外，”ＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＨｙｓｔｅｒｅｓｉｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎＬｏｓｓｙＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ”，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，２０３，１５１−１５６（１９９９））。
【００３２】
又、同一な試片の強磁性ヒステリシスループ（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐ）を±１００（ｅ）の磁界を印加しながら振動試片磁気分析器（ｖｉｂｒａｔｉｎｇｓａｍｐｌｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ，ＴｏｅｉＫｏｇｙｏ社製品，モデル名ＶＳＭ５）で測定した。
【００３３】
前記の如く得られた強誘電体と強磁性体との複合体に対する強誘電ヒステリシスループ及び強磁性ヒステリシスループから、それぞれ残留分極と抗電界及び残留磁化と保磁力とを求めた。
【００３４】
前記のような測定手順を経て七通りの実施形態例に対する測定結果を下記表１に示した。
【００３５】
【表１】

前記表１の結果にて、残留分極が６０８２〜１５９１ｎＣ／ｃｍ２、抗電界が１８５０〜４５３Ｖ／ｃｍ、残留磁化が９３〜３８６Ｇ、保磁力が１０８〜４００の強誘電体と強磁性体との複合体が得られたことが分かる。
【００３６】
強誘電体と強磁性体との複合体を構成する（１−ｘ）Ｐｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３＋ｘＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４の組成において、Ｐｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３強誘電体セラミック粉末の含量が増加するに連れて、残留分極及び抗電界は共に増加し、Ｎｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４強磁性体セラミック粉末の含量が増加するに連れて、残留磁化及び保磁力は共に増加し、ｘが０．４〜０．６の時、強誘電体と強磁性体との複合体に対する強誘電性及び強磁性が最も最適な特性を示す。
【００３７】
一方、強誘電体と強磁性体との複合体に対する残留分極、抗電界、残留磁化、保磁力などは、強誘電ヒステリシスループと強磁性ヒステリシスループとの測定を繰り返しても、即ち強誘電ヒステリシスループを測定した後、強磁性ヒステリシスループを測定したり、又、強磁性ヒステリシスループを測定した後、強誘電ヒステリシスループを測定しても、±１０％の範囲内で大きな変化が無かった。
【００３８】
このような現象は、強誘電体と強磁性体複合体の残留分極と抗電界とが外部の磁界により影響を受けず、残留磁化と保磁力とが外部の電界により影響を受けないことを意味するものとして、これは不揮発性２ビット記憶素子技術として用いることが出来る。
【００３９】
尚、前記の如く、セラミック強誘電体の強誘電性とセラミック強磁性体の強磁性とを共に有することにより、残留分極と残留磁化とを独立的に調節することが出来る強誘電体と強磁性体との複合体を製造するために、セラミック強誘電体が必ずＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３であり、セラミック強磁性体が必ずＮｉ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４である必要は無く、只、セラミック強誘電体は、残留分極と抗電界とが十分大きく、セラミック強磁性体は、残留磁化と保磁力とが十分大きくさえあれば、強誘電性と強磁性とを共に有する、本発明による強誘電体と強磁性体との複合体を製造することが出来る。
【００４０】
【発明の効果】
前記の如く成された本発明は、セラミック強誘電体の強誘電性とセラミック強磁性体の強磁性とを共に有する強誘電体と強磁性体との複合体を組成し、残留分極と残留磁化との独立的な調節を可能とすることにより、不揮発性特性を有する２ビット記憶素子技術として活用することが出来る効果を提供する。
【００４１】
以上にて本発明を特定の望ましい実施形態例を例として挙げ図示し説明したが、本発明は前記実施形態例に限定されるのではなく、本発明の精神を離脱しない範囲内にて、当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者により様々な変形と修正が可能とされる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite of a ferroelectric substance and a ferromagnetic substance and a method for producing the same. The present invention relates to a composite of a ferroelectric substance and a ferromagnetic substance which can be used, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Generally, BaTiO ₃ and _{_{_{_{Pb (Zr 1/2 Ti 1/2}}}} ) O 3 and SrBi ferroelectric ceramics typified by the _{_{_{2 Ta 2 O 9 (ferroelectric ceramics}}} ) has a spontaneous polarization (spontaneous polarization) .
[0003]
That is, the dipolar polarization in the initially disordered material is arranged in one direction by an externally applied electric field, and the dipolar polarization thus arranged becomes disordered again even when the external electric field is removed. It does not return to a proper arrangement, but remains as remanent polarization.
[0004]
The direction of the remanent polarization can be used as a data recording signal having an on / off signal form, and the information recorded using the direction is retained even when an external electric field is removed. Is done.
[0005]
Using such properties of ferroelectric ceramics, a non-volatile but high-speed FRAM (ferroelectric random access memory) is being developed as a next-generation memory element following the current volatile dynamic random access memory (DRAM). Attempts have been made (see: US Patent 5,796,648 (1998), US Patent 5,798,964 (1998), US Patent 5,892,706 (1999), US Patent 5943256 (1999)).
[0006]
On the other hand, ferromagnetic ceramics represented by a La-based perovskite compound has spin polarization similar to spontaneous polarization of ferroelectric ceramics.
[0007]
In other words, the spin polarization in the initially disordered material is arranged in one direction by the magnetic field applied from the outside, and the arranged spin polarization becomes disordered again even when the external magnetic field is removed. It does not return to the array, but remains as residual magnetization.
[0008]
Such a direction of the remanent magnetization can be recorded by an on / off signal, and information recorded by using the direction is retained even when an external magnetic field is removed. Utilizing such properties of ferromagnetic ceramics, development of a nonvolatile and high-speed magnetic random access memory (MRAM) has been attempted (see: US Pat. No. 5,917,749 (1999), US Pat. No. 5,940,319 (1999)).
[0009]
Note that the FRAM and the MRAM having the above characteristics are both 1-bit (bit) storage elements, and it is difficult to expect a dramatic improvement in recording density.
[0010]
Therefore, in order to increase the data recording density of the storage element, a scheme for increasing the number of recording bits per recording cell is absolutely necessary.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention has been devised in view of the problems of the prior art as described above, and its object is to combine the ferroelectricity of a ceramic ferroelectric and the ferromagnetism of a ceramic ferromagnetic, It is an object of the present invention to provide a composite of a ferroelectric substance and a ferromagnetic substance, which can be used as a nonvolatile 2-bit memory element by independently adjusting remanent polarization and remanent magnetization, and a method of manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of mixing Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ ferroelectric ceramic powder and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ferromagnetic ceramic powder to obtain (1) -X) obtaining a mixture of ceramic powder having a composition of Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ + xNi _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ (where 0.4 ≦ x ≦ 0.6); After the mixture is uniaxially pressed, the method further includes the step of pressing under hydrostatic pressure, wherein the remanent polarization is 1591 to 6082 nC / cm ² , the remanent magnetization is 93 to 386 G, and the remanent polarization and the remanent magnetization are A method of manufacturing a composite of a ferroelectric substance and a ferromagnetic substance, characterized in that the ferroelectric substance and the ferromagnetic substance can be independently adjusted by changing the content of the ferroelectric substance and the ferromagnetic substance.
[0017]
As described above, the present invention comprises a composite of a ferroelectric material and a ferromagnetic material having both the ferroelectricity of a ceramic ferroelectric and the ferromagnetism of a ceramic ferromagnetic material. This makes it possible to provide an effect that can be utilized as a 2-bit storage element technology having nonvolatile characteristics.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
[0019]
PbO, ZrO ₂ , TiO ₂ , NiO, ZnO, and Fe ₂ O ₃ powders are used as starting materials for producing a composite of a ferroelectric and a ferromagnetic material according to the method of the present invention, and the purity is about It is desirable to use a material having a high purity of 99% or more.
[0020]
First, the powder was weighed according to the composition of Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ , mixed, calcined and sintered to obtain Pb (Zr _{0 .53} Ti _0.47 ) O ₃ ferroelectric ceramics and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ferromagnetic ceramics are obtained.
[0021]
The Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ ferroelectric ceramic and the Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ferromagnetic ceramic prepared as described above are pulverized and fine Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ ferroelectric ceramic powder and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ferromagnetic ceramic powder are obtained.
[0022]
The fine Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ ferroelectric ceramic powder and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ferromagnetic ceramic powder prepared as described above were mixed with (1-x) After weighing according to the composition of Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ + xNi _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ , they are mixed.
[0023]
The mixture of the ferroelectric ceramic powder and the ferromagnetic ceramic powder prepared as described above is charged into a circular mold, uniaxially pressurized, and then pressed again by hydrostatic pressure to be molded.
[0024]
According to the method of the present invention, a ferroelectric and a ferromagnetic material having a remanent polarization of 6082 to 1591 nC / cm ² , a coercive electric field of 1850 to 453 v / cm, a remanent magnetization of 93 to 386 G, and a coercive force of 108 to 400 mOe. Can be obtained.
[0025]
According to the present invention, the characteristics were measured for each of the seven embodiments in order to observe the characteristics according to the composition ratio of the composite of the ferroelectric and the ferromagnetic according to the present invention, which were manufactured by the above-described processes. .
[0026]
First, PbO, ZrO ₂ , TiO ₂ , NiO, ZnO, and Fe ₂ O ₃ powders having a purity of about 99% or more are converted to Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ and Ni _{0. 5} Zn _0.5 Fe ₂ after O weighed composition Street _4, was about 24 hours wet mixing with ethyl alcohol and zirconia ball. After drying the mixed slurry, it was calcined at 800-1000 ° C. for about 2 hours in an air atmosphere.
[0027]
The Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ powders prepared as described above were each subjected to a pressure of about 1 ton / cm 2 using a mold having a diameter of 10 mm. After uniaxial pressure molding, hydrostatic pressure molding was performed again at a pressure of about 3 tons / cm ² . The obtained molded body was sintered at a temperature of 1000 to 1400 ° C. for about 2 hours in an air atmosphere. The heating rate at this time was about 360 ° C./hr.
[0028]
The Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ceramics prepared as described above are each pulverized in an agate mortar, sieved with # 100, and then ethyl. Each was wet-ground using an alcohol and a zirconia ball for about 24 hours, and the mixed slurry was dried at about 100 ° C. for about 12 hours under an air atmosphere.
[0029]
The fine Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ceramic powder prepared as described above were mixed with (1-x) Pb (Zr _0.53 Ti _{0). .47} ) O ₃ + xNi _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ After weighing according to the composition, wet-mixing was performed using ethyl alcohol and zirconia balls for about 48 hours, and the mixed slurry was mixed under an air atmosphere. Dry at 100 ° C. for about 12 hours.
[0030]
The prepared as _{_{_{(1-x) Pb (Zr}}} 0.53 Ti 0.47) a _{_{O 3 + xNi 0.5 Zn 0.5 Fe}} 2 O 4 powder mixture, about 1 ton using a mold having a diameter of 10mm after uniaxial pressing at a pressure of / cm ^2, and isostatic pressing at a pressure of about 3 tons / cm ² again.
[0031]
In order to investigate the ferroelectric properties of the mixture of ferroelectric and ferromagnetic materials prepared as described above, a silver paste for room temperature was applied to both surfaces of the disc-shaped composite, dried, and then improved Sawyer. The ferroelectric hysteresis loop was measured by applying an electric field of ± 20 KV / cm according to the -Tower method (see J.-H. Park et al., "Dielectric Hysteresis Measurement in Ferroelectrics, Ferroelectrics, Ferries, Ferroelectrics, Ferroelectrics, Ferroelectrics, Ferroelectrics, Ferroelectrics, Ferries, Ferroelectrics, Measurements, Ferroelectrics, References, Ferroelectric Hysteresis, Ferris -156 (1999)).
[0032]
In addition, a ferromagnetic hysteresis loop of the same specimen was measured with a vibrating sample magnetometer (product of Toei Kogyo, model name VSM5) while applying a magnetic field of ± 100 (e). did.
[0033]
The remanent polarization, coercive electric field, remanent magnetization, and coercive force were determined from the ferroelectric hysteresis loop and ferromagnetic hysteresis loop for the composite of ferroelectric and ferromagnetic material obtained as described above.
[0034]
Table 1 below shows the measurement results for the seven embodiments through the above measurement procedure.
[0035]
[Table 1]

According to the results shown in Table 1, a composite of a ferroelectric material and a ferromagnetic material having a remanent polarization of 6082 to 1591 nC / cm 2, a coercive electric field of 1850 to 453 V / cm, a residual magnetization of 93 to 386 G, and a coercive force of 108 to 400 It turns out that the body was obtained.
[0036]
In the composition of the ferroelectric to constitute a complex of a ferromagnetic material _{_{_{(1-x) Pb (Zr}}} 0.53 Ti 0.47) O 3 + xNi 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4, Pb ( As the content of the Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ ferroelectric ceramic powder increases, both the remanent polarization and the coercive electric field increase, and the Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ferromagnetic material As the content of the ceramic powder increases, the remanent magnetization and the coercive force both increase. When x is 0.4 to 0.6, the ferroelectricity and ferroelectricity of the composite of the ferroelectric and ferromagnetic materials are increased. The magnetism shows the most optimal characteristics.
[0037]
On the other hand, the remanent polarization, coercive electric field, remanent magnetization, coercive force, etc., of the composite of a ferroelectric and a ferromagnetic material can be measured by repeating the measurement of the ferroelectric hysteresis loop and the ferromagnetic hysteresis loop. , After measuring the ferromagnetic hysteresis loop, or measuring the ferroelectric hysteresis loop, and then measuring the ferroelectric hysteresis loop, there was no significant change within the range of ± 10%.
[0038]
This phenomenon means that the remanent polarization and coercive field of the ferroelectric and ferromagnetic composites are not affected by the external magnetic field, and the remanent magnetization and coercive force are not affected by the external electric field. As such, it can be used as a non-volatile 2-bit storage element technology.
[0039]
As described above, by having both the ferroelectricity of the ceramic ferroelectric and the ferromagnetism of the ceramic ferromagnetic, the remanent polarization and the remanent magnetization can be adjusted independently. In order to produce a composite with the body, the ceramic ferroelectric must be Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ and the ceramic ferromagnetic must be Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O not but need _4, only, a ceramic ferroelectric residual polarization and the coercive electric field and is sufficiently large, the ceramic ferromagnetic body, if the residual magnetization and the coercive force even large enough, ferroelectric and ferromagnetic A composite of a ferroelectric and a ferromagnetic material according to the present invention having both of the above can be produced.
[0040]
【The invention's effect】
The present invention formed as described above comprises a composite of a ferroelectric material and a ferromagnetic material having both the ferroelectricity of a ceramic ferroelectric and the ferromagnetism of a ceramic ferromagnetic material. The present invention provides an effect that can be utilized as a 2-bit storage element technology having non-volatile characteristics by enabling independent adjustment of the above.
[0041]
Although the present invention has been illustrated and described above by taking a specific preferred embodiment as an example, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited thereto without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those skilled in the art to which the invention pertains.

Claims

Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ ferroelectric ceramic powder and Ni _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ ferromagnetic ceramic powder are mixed to obtain (1-x) Pb (Zr _0.53 Ti _0.47 ) O ₃ + xNi Obtaining a mixture of ceramic powders having a composition of _0.5 Zn _0.5 Fe ₂ O ₄ (where 0.4 ≦ x ≦ 0.6);
After uniaxially pressing the mixture of the ceramic powders, the method includes a step of subsequently pressing with hydrostatic pressure,
The remanent polarization is 1591 to 6082 nC / cm ² , the remanent magnetization is 93 to 386 G, and the remanent polarization and the remanent magnetization are mutually independent by changing the content of the ferroelectric ceramic powder and the ferromagnetic ceramic powder. A method for producing a composite of a ferroelectric substance and a ferromagnetic substance, which is adjustable .