CN101407340A - 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 - Google Patents
一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101407340A CN101407340A CNA2008102257471A CN200810225747A CN101407340A CN 101407340 A CN101407340 A CN 101407340A CN A2008102257471 A CNA2008102257471 A CN A2008102257471A CN 200810225747 A CN200810225747 A CN 200810225747A CN 101407340 A CN101407340 A CN 101407340A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- feas
- crystal
- preparation
- arsenic compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
本发明涉及一种新的铁砷化物高温超导晶体材料及其研制方法，该高温超导晶体材料为LixFeAs，其中0＜x＜2，本发明还提供了一种LixFeAs晶体的高压合成方法，该方法通过改变锂含量，用前驱体方法在高温高压下制备出了该高温超导晶体材料，该材料的晶体结构特征类似与铜氧化物高温超导体无限层结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁砷化物高温超导体晶体及其常压和高压下制备方法。
基本技术介绍
自从铁基超导体LaFeOAs(Tc＝26K)发现以来[Y.Kamihara，et al.，J.Am.Chem.Soc.128，10012(2006)]，一系列稀土四元磷族氧化物ReFeAsO(Re＝Ce，Pr.Nd，Sm，...)超导体被发现，并且超导转变温度迅速提高到55K。最近，M.Rotter等人发现了一种新的ThCr2Si2-型空穴掺杂的三元铁砷化物(Ba，K)Fe2As2超导体，Tc达到38K。铁砷化物超导体呈现出继铜氧化物超导体发现22年后的另一大类高温超导材料。铁砷化物的超导电性与其层状结构相关，FeAs层被认为对超导性起着重要作用，类似于铜氧化物高温超导体的CuO2平面。与强关联电荷转移型Mott铜氧化物母体相比较，铁砷化物母体相是巡游的金属/半金属化合物，呈现泡利顺磁行为。因此，拥有较高超导转变温度的铁砷化物对传统的电声耦合BCS理论提出了挑战。寻找结构简单含有FeAs层的铁砷化物超导体对研究其铁砷化物超导体的超导机制具有重要的物理意义。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一在于提供一种铁砷化物LixFeAs高温超导体晶体。
本发明的另一目的在于提供一种铁砷化物LixFeAs高温超导体晶体的高温高压制备方法。
为了实现上述目的，本发明一种铁砷化合物高温超导晶体，其化学式为LixFeAs，其中0＜x＜2，x表示原子百分比含量。
进一步，所述铁砷化合物高温超导体晶体的超导转变温度为8-30K。
进一步，所述铁砷化合物高温超导体晶体的空间群为P4/nmm，晶格常数为
本发明一种铁砷化合物高温超导晶体的制备方法，具体步骤包括：
1)在常压下，制备FeAs前驱体样品；
2)将前驱体FeAs和Li按1∶x(0＜x＜2)的摩尔比在惰性气体中称量、混合研磨、压片，装入氧化铝坩埚，用金箔或钽箔包裹，并封装在BN管内，然后置于高压组装件内的石墨炉中，进行高压合成，其中高压合成的压力为0.5-6GPa，温度为600-1000℃，保温时间20分钟以上，得到LixFeAs高温超导体晶体。
进一步，步骤2)中的高压合成压力为1-4GPa。
进一步，步骤2)中的高压合成压力为1.5-3GPa。
进一步，步骤2)中的加热温度为650-1000℃。
进一步，步骤2)中的加热温度为750-900℃。
进一步，步骤1)制备FeAs前驱体的具体步骤为采用常压下固相反应方法，将99.9％或以上纯度的Fe和As粉末以1∶1的摩尔比在充有氩气的手套箱中混合、研磨、压片，然后密封在真空石英管中，在950℃的条件下烧结，保温48小时，得到单相的FeAs化合物。
进一步，步骤2)制备LixFeAs高温超导体晶体的具体步骤为将合成的前驱体FeAS按上述的摩尔比在充有氩气的手套箱中称量、混合、均匀研磨；然后压成直径5mm的小圆片，用金箔包裹，并封装在Φ8×15mm的BN圆柱内；将压好的样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成，样品合成在六面顶大压机上进行，先在室温下缓慢升压至2GPa，再启动加热程序加热至700-950℃，在高温高压条件下保温20-150分钟，淬火至室温，然后卸压。
进一步，在高压实验前首先进行温度和压力的标定，并用控制加热功率的方法控制加热温度。
本发明LixFeAs高温超导体晶体采用高温高压合成方法，可以制备出此种LixFeAs高温超导体晶体，此种结构简单含有FeAs层的铁砷化物超导体对研究其铁砷化物超导体的超导机制具有重要的物理意义。
附图说明
图1是本发明的高压制备的LixFeAs的X射线衍射图谱；
图2是本发明的高压制备的LixFeAs的直流磁化率与温度的关系曲线图；
图3是本发明的高压制备的LixFeAs的电阻与温度的关系曲线图。
具体实施方式
实施例1利用高温高压方法合成LixFeAs高温超导体晶体。
FeAs前驱体样品的制备
采用常压下固相反应方法，将99.9％纯度的Fe和As粉末以1∶1的摩尔比混合、研磨、压片，并封装在真空石英管中，在950℃的条件下烧结，保温48小时，可制备单相的FeAs化合物。
LixFeAs超导晶体的制备：
通过改变锂含量，进行LixFeAs晶体的制备。将FeAs和Li按1∶x的摩尔比(x＝0.4)在充有氩气的手套箱中称量、混合、均匀研磨。然后压成直径5mm的小圆片，用金箔包裹，并封装在Φ8×15mm的BN管内。将压好的样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成。样品合成在六面顶大压机上进行，高压实验前首先进行温度和压力的标定，用控制加热功率的方法控制加热温度。先在室温下缓慢升压至1.5GPa，再启动加热程序加热至800℃，在高温高压条件下保温40分钟，淬火至室温，然后卸压，得到LixFeAs晶体样品。
对样品进行X射线衍射测量，结果如图1所示，结果证实样品为单相的LixFeAs晶体，经指标化可知其空间群为P4/nmm，晶胞常数为
同时对其磁化率和电阻率随温度的变化进行了测量，结果示于图2和图3中，由图1和图2可知，该LixFeAs晶体的超导转变温度为18K左右。
实施例2利用高温高压方法合成LixFeAs高温超导体晶体。
FeAs前驱体样品的制备与实施例1相同。
LixFeAs晶体的制备：
通过改变锂含量，进行LixFeAs晶体的制备。将FeAs和Li按1∶x的摩尔比(x＝0.8)在充有氩气的手套箱中称量、混合、均匀研磨、压片。然后压成直径5mm的小圆片，用金箔包裹，并封装在Φ8×15mm的BN管内。将压好的样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成。样品合成在六面顶大压机上进行，高压实验前首先进行温度和压力的标定，用控制加热功率的方法控制加热温度。先在室温下缓慢升压至2GPa，再启动加热程序加热至850℃，在高温高压条件下保温50分钟，淬火至室温，然后卸压，同样得到LixFeAs晶体样品。
实施例3利用高温高压方法合成LixFeAs高温超导体晶体。
FeAs前驱体样品的制备与实施例1相同。
LixFeAs晶体的制备：
通过改变锂含量，进行LixFeAs晶体的制备。将FeAs和Li按1∶x的摩尔比(x＝0.6)在充有氩气的手套箱中称量、混合、均匀研磨。然后压成直径5mm的小圆片，用金箔包裹，并封装在Φ8×15mm的BN管内。将压好的样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成。样品合成在六面顶大压机上进行，高压实验前首先进行温度和压力的标定，用控制加热功率的方法控制加热温度。先在室温下缓慢升压至3GPa，再启动加热程序加热至950℃，在高温高压条件下保温80分钟，淬火至室温，然后卸压，同样得到LixFeAs晶体样品。
实施例4利用高温高压方法合成LixFeAs高温超导体晶体。
FeAs前驱体样品的制备与实施例1相同。
LixFeAs晶体的制备：
通过改变锂含量，进行LixFeAs晶体的制备。将FeAs和Li按1∶x的摩尔比(x＝0.9)在充有氩气的手套箱中称量、混合、均匀研磨。然后压成直径5mm的小圆片，用金箔包裹，并封装在Φ8×15mm的BN管内。将压好的样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成。样品合成在六面顶大压机上进行，高压实验前首先进行温度和压力的标定，用控制加热功率的方法控制加热温度。先在室温下缓慢升压至4GPa，再启动加热程序加热至900℃，在高温高压条件下保温120分钟，淬火至室温，然后卸压，同样得到LixFeAs晶体样品。
Claims (8)
1.一种铁砷化合物高温超导晶体，其化学式为LixFeAs，其中0＜x＜2，x表示原子百分比含量。
2.如权利要求1所述的一种铁砷化合物高温超导晶体，其特征在于，所述铁砷化合物高温超导体晶体的超导转变温度为8-30K。
3.如权利要求1所述的一种铁砷化合物高温超导晶体，其特征在于，所述铁砷化合物高温超导体晶体的空间群为P4/nmm，晶格常数为a＝3.3 0-3.9
c＝6.0-6.8
4.一种如权利要求1-3任一铁砷化合物高温超导晶体的制备方法，具体步骤包括：
1)在常压下，制备FeAs前驱体样品；
2)将前驱体FeAs和Li按1∶x(0＜x＜2)的摩尔比在惰性气体中称量、混合研磨、压片，装入氧化铝坩埚，用金箔或钽箔包裹，并封装在BN管内，然后置于高压组装件内的石墨炉中，进行高压合成，其中高压合成的压力为0.5-6GPa，温度为600-1000℃，保温时间20分钟以上，得到LixFeAs高温超导体晶体。
5.如权利要求4所述的一种铁砷化合物高温超导晶体的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述压力为1.5-3GPa，所述温度为750-900℃，所述惰性气体为氩气。
6.如权利要求4所述的一种铁砷化合物高温超导晶体的制备方法，其特征在于，步骤1)制备FeAs前驱体的具体步骤采用常压下固相反应方法，将99.9％或以上纯度的Fe和As粉末以1∶1的摩尔比在充有氩气的手套箱中混合、研磨、压片，然后密封在真空石英管中，在950℃的条件下烧结，保温48小时，得到单相的FeAs化合物。
7.如权利要求4所述的一种铁砷化合物高温超导晶体的制备方法，其特征在于，步骤2)制备LixFeAs高温超导体晶体的具体步骤为将合成的前驱体FeAS按上述的摩尔比在充有氩气的手套箱中称量、混合、均匀研磨；然后压成直径5mm的小圆片，用金箔包裹，并封装在Φ8×15mm的BN圆柱内；将压好的样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成，样品合成在六面顶大压机上进行，先在室温下缓慢升压至2GPa，再启动加热程序加热至700-950℃，在高温高压条件下保温20-150分钟，淬火至室温，然后卸压。
8.如权利要求7所述的一种铁砷化合物高温超导晶体的制备方法，其特征在于，在高压实验前首先进行温度和压力的标定，并用控制加热功率的方法控制加热温度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2008102257471A CN101407340A (zh) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2008102257471A CN101407340A (zh) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101407340A true CN101407340A (zh) | 2009-04-15 |
Family
ID=40570586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2008102257471A Pending CN101407340A (zh) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101407340A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102191543A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-09-21 | 中国科学院物理研究所 | 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 |
| CN102251279A (zh) * | 2011-07-12 | 2011-11-23 | 中国科学院物理研究所 | 一种铁磁半导体晶体及其制备方法 |
| CN110422883A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-08 | 中南大学 | 一种利用机械合金化制备FeAs粉体的方法 |
| CN110498448A (zh) * | 2018-05-18 | 2019-11-26 | 延世大学校产学协力团 | 层状FeAs、其制备方法及由此剥离的FeAs纳米片 |
| CN110931160A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-03-27 | 中国科学院电工研究所 | 铁基超导前驱粉、其制备方法、铁基超导线带材 |
| WO2024061035A1 (zh) * | 2022-09-21 | 2024-03-28 | 中南大学 | 一种砷铁合金、及制备方法和资源化处理方法 |
-
2008
- 2008-11-11 CN CNA2008102257471A patent/CN101407340A/zh active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102191543A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-09-21 | 中国科学院物理研究所 | 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 |
| CN102251279A (zh) * | 2011-07-12 | 2011-11-23 | 中国科学院物理研究所 | 一种铁磁半导体晶体及其制备方法 |
| CN110498448A (zh) * | 2018-05-18 | 2019-11-26 | 延世大学校产学协力团 | 层状FeAs、其制备方法及由此剥离的FeAs纳米片 |
| CN110498448B (zh) * | 2018-05-18 | 2022-07-01 | 延世大学校产学协力团 | 层状FeAs、其制备方法及由此剥离的FeAs纳米片 |
| CN110422883A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-08 | 中南大学 | 一种利用机械合金化制备FeAs粉体的方法 |
| CN110931160A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-03-27 | 中国科学院电工研究所 | 铁基超导前驱粉、其制备方法、铁基超导线带材 |
| CN110931160B (zh) * | 2019-10-23 | 2021-03-19 | 中国科学院电工研究所 | 铁基超导前驱粉、其制备方法、铁基超导线带材 |
| WO2024061035A1 (zh) * | 2022-09-21 | 2024-03-28 | 中南大学 | 一种砷铁合金、及制备方法和资源化处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Waśkowska et al. | Thermoelastic properties of ScB2, TiB2, YB4 and HoB4: Experimental and theoretical studies | |
| CN101407340A (zh) | 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 | |
| He et al. | Synthesis, structure, and magnetic properties of the layered iron oxychalcogenide Na 2 Fe 2 Se 2 O | |
| WO2013056526A1 (zh) | 一种提高铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法 | |
| Paranthaman et al. | Synthesis and magnetic characterization of the high-Tc superconducting compound HgBa2CuO4+ δ | |
| CN101993247A (zh) | 一种基于钙钛矿结构的单相铁基超导材料及其制备方法 | |
| CN103911660B (zh) | 一种稀磁半导体材料及其制备方法 | |
| EP2361879B1 (en) | Iron-containing superconductive substance | |
| CN102251279A (zh) | 一种铁磁半导体晶体及其制备方法 | |
| Anooja et al. | A novel low temperature synthesis route for SmFeAsO1− xFx bulk superconductor with improved transport properties | |
| Hu et al. | Superconductivity in solid-state synthesized (Li, Fe) OHFeSe by tuning Fe vacancies in FeSe layer | |
| CN104217817A (zh) | 制备(Ba/Sr)1-xKxFe2As2超导线材或带材的方法 | |
| CN101608340B (zh) | 一种铁基高温超导晶体及其制备方法 | |
| CN103910527B (zh) | 一种β-FeSe超导陶瓷及两步烧结制备方法 | |
| Zhigadlo et al. | High-temperature phase changes in RuSr2GdCu2O8 and physical properties | |
| CN101747040A (zh) | 一种单相钙氟结构的铁基超导材料及其制备方法 | |
| CN101540220B (zh) | 一种铁基空穴型超导材料及其制备方法 | |
| CN101591172B (zh) | 金属Sn掺杂MgB2超导体及高温快速制备方法 | |
| CN102191543A (zh) | 一种铁砷化合物高温超导体晶体及其制备方法 | |
| JP2003095650A (ja) | 臨界電流密度の高いＭｇＢ２系超電導体及びその製造方法 | |
| CN104140083B (zh) | Sr4Bi6Se13基超导材料及其制备方法 | |
| CN102992771A (zh) | 一种二硼化镁基超导块材的制造方法 | |
| CN102531610A (zh) | 高临界电流密度甘氨酸掺杂MgB2超导体及制备方法 | |
| JP2014031307A (ja) | ＢｉＳ２系超伝導体 | |
| CN101798073B (zh) | 一种磁电功能材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090415 |