CN112863761A - 一种铁硒碲超导材料及其制备方法 - Google Patents

一种铁硒碲超导材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于超导体技术领域，具体涉及一种铁硒碲超导材料及其制备方法。一种铁硒碲超导材料，所述铁硒碲超导材料的化学式为Fe1‑ xSeyTe1‑y或Fe1+xSeyTe1‑y，其中0≤x≤0.2，0<y≤0.9。本发明采用高能球磨技术球磨铁粉、硒粉和碲粉组成的混合粉料，既能有效减小粉料粒径，增大颗粒的接触面积，有助于后续烧结反应，又能促进粉料合金化，直接生成铁硒碲超导相；采用固相烧结工艺并改良烧结程序，将总烧结时长减少至57小时之内，提高了靶材制备效率。并且，通过多次升降温过程，促进粉料不同元素之间的熔合，有效降低了Fe7Se8等非超导相的生成，提高了FeSeTe靶材超导性能。

Description

一种铁硒碲超导材料及其制备方法
技术领域
本发明属于超导体技术领域，具体涉及一种铁硒碲超导材料及其制备方法。
背景技术
自2008年2月日本科学家的细野秀雄(H.Hosono)教授研究组在LaFeAsO1-xFx中发现了26K的超导电性后，多种其他铁基超导材料被相继发现。同年Hsu等人发现了一种PbO结构的新型铁基超导材料——FeSe。FeSe基超导材料的超导层仅由-FeSe-层构成，是目前所知最为简单的铁基超导材料。而且，相较于FeAs基超导材料，FeSe基超导材料因其在制备与研究过程中安全无毒而拥有更为广阔的应用前景。
虽然FeSe基超导材料的成分及结构很简单，但高性能FeSe基超导靶材的制备在粉料烧结过程中仍具有难度。FeSe基超导靶材的超导性能与其前驱粉料中各元素比例、粉料球磨时长、块体压制成型工艺以及靶材烧结工艺等因素均有密切关系，尤其在烧结工艺中，不同烧结程序所得烧结产物的成相较为复杂，而具有超导性能的四方相仅在很微小的元素比例区间中出现，因而，高超导相比例的FeSe基超导靶材的制备具有较大难度。
目前，FeSe基超导靶材的制备主要为固相烧结法，由于热处理条件对靶材的相组成、超导相比例、成相均匀度及超导性能都有很重要的影响，因此，对于烧结工艺中热处理参数的研究就变得十分重要。一般的烧结工艺中，为了获得高性能的FeSe基超导靶材，烧结时设定缓慢升温至邻近900℃，保温时间长达几天，退火时间更是大大超过了保温时间。但是FeSe基超导材料极易氧化，烧结时间久，生产的超导向比例因材料被氧化呈降低趋势。
发明内容
鉴于以上所述现有技术存在烧结工艺中烧结时间过长、易产生诸多杂相等的问题，本发明的目的在于提供一种铁硒碲超导材料及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。
本发明的目的之一在于提供一种铁硒碲超导材料，所述铁硒碲超导材料的化学式为Fe1-xSeyTe1-y或Fe1+xSeyTe1-y，其中0≤x≤0.2，0<y≤0.9。
本发明的目的之二在于提供一种铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)铁粉、硒粉和碲粉混合均匀，得到混合粉料；
2)将所述混合粉料进行密封并球磨，获得球磨粉料；
3)将所述球磨粉料进行压制处理，获得压块；
4)将所述压块置于石英管中，抽真空并密封；
5)将装有所述压块的石英管在温度为450℃～500℃下进行第一次烧结2h～4h，然后直接进行除杂相烧结，所述除杂相烧结是指至少进行四次烧结程序获得铁硒碲超导材料，每次所述烧结程序包括升温至800℃～820℃烧结和降温至400℃～450℃烧结。
本发明中除杂相烧结的目的主要是去除Fe7Se8等非超导相的生成。
经过本发明制备方法获得的铁硒碲超导材料主要为Fe0.96Se0.5Te0.5、FeSe0.4Te0.6或Fe1.1Se0.7Te0.3。
优选地，步骤1)中，以铁粉总质量计，所述铁的质量分数≥99.9％。
优选地，步骤1)中，以硒粉总质量计，所述硒的质量分数≥99.9％。
优选地，步骤1)中，以碲粉总质量计，所述碲的质量分数≥99.9％。
优选地，步骤2)中，所述球磨粉料的粒径≤0.32nm。
优选地，所述球磨的时间不高于3h，球料比为(4～10):1，球磨转速为1000～1200周/分钟。
更优选地，所述球磨时间为0.5h～3h，球料比为(6～8):1，球磨转速为1100～1200周/分钟。
本发明采用高能球磨机进行球磨，其电机的功率为180W。在马达的高速运转时，高能球磨机的罐体产生偏心摆动，带动整个支架上下振动，使得研磨过程在高速摆动和振动的三维空间中完成，大幅提高了研磨的速度和效率。通过高能球磨，既能减小混合粉料的粒径，也使粉料在与球体的碰撞中合金化，有助于后续不同元素粉料的烧结熔合。
优选地，步骤3)中，所述压制处理的压力为4MPa～8MPa，压制的时间为10min～30min。
更优选地，所述压制的压力为5MPa～8MPa，压制时间为20min～30min。
优选地，步骤4)中，所述抽真空至真空度不高于1×10-4Pa。本发明中采用氢氧机火枪密封石英管。
优选地，步骤5)中，所述升温速度为2℃/min～3℃/min。
优选地，步骤5)中，升温至800℃～820℃烧结5h～6h。
更优选地，所述升温至温度可以是800℃～810℃，也可以是805℃～815℃，也可以是810℃～820℃；所述时间是5h～5.5h，也可以是5.3～5.8h，也可以是5.5h～6h。
优选地，步骤5)中，所述降温速度为2℃/min～3℃/min。
优选地，步骤5)中，降温至400℃～450℃烧结0.2h～1h。
进一步优选地，所述降温至温度可以是400℃～430℃，也可以是420℃～450℃；所述时间可以是0.2h～0.5h，也可以是0.3h～0.8h，也可以是0.5h～1h。
优选地，步骤5)中，装有所述压块的石英管在8h～10h内升温至450℃～500℃。
更优选地，步骤5)中，所述四次烧结程序具体如下：
第一次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；
第二次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；
第三次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；
第四次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h。
进一步优选地，步骤5)中，所述第一烧结和四次烧结程序具体如下：
10h升温至温度为500℃下烧结3h；
第一次烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h；
第二次烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h；
第三次烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h；
第四次烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h。
优选地，步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)均在保护气氛中进行，所述保护气氛为氮气和惰性气体中的一种或两种。
更优选地，所述保护气氛为氩气。
本发明的目的之三在于提供上述所述的铁硒碲超导材料作为溅射靶材的用途。
本发明中采用高能球磨技术，能保证压块中粒径足够小，有助于后续烧结中各元素的熔合反应；压块进行第一次烧结后，接着进行至少4次烧结程序，并设置高温烧结温度和时间以及低温烧结温度和时间，通过高温烧结使各元素之间相互熔合，有助于超导相的生成，通过低温烧结有助于维持高温生成的超导相，也有助于高温时部分挥发的Se和熔化的Te再次冷却，并凝固在压块中，使二者参与下一次的升降温过程，降低元素分布的不均匀性，并有效减少非超导相的生成，提高了铁硒碲超导材料的制备效率和超导性能。通过本发明的制备方法使得总烧结时长明显减少至57h之内，提高了铁硒碲超导材料的制备效率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用高能球磨技术，既能有效减小粉料粒径，增大颗粒接触面积，有助于后续烧结反应，又促进粉料合金化，直接生成铁硒碲超导相。对比不同球磨时长的XRD图谱，球料比为8:1时，球磨时长为1.5h，所得球磨粉料的粒径减小至0.311nm，烧结所得材料超导相的相比例高达92.84％。
2.本发明采用固相烧结工艺并改良烧结程序，将总烧结时间减少至57小时，提高了超导材料的制备效率。并且，通过多次升降温烧结过程，促进不同粉料元素之间的熔合，有效阻止了Fe7Se8等非超导相的生成，提高了铁硒碲超导材料的超导性能。
附图说明
图1显示为本发明制备方法中步骤5)的处理的示意图。
图2显示为本发明实施例3制备获得的Fe1.02Se0.5Te0.5超导材料的X射线衍射图谱。
图3显示为本发明实施例4制备获得的FeSe0.5Te0.5超导材料的电阻-温度曲线图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
图1为本发明制备方法中步骤5)的处理示意图。首先，将装有压块的石英管在8h～10h内升温至450℃～500℃下烧结2h～4h；然后进行四次烧结程序来除杂相，具体为：
第一次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；
第二次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；
第三次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；
第四次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h。
最后，冷却至室温后取出，破碎石英管后可得铁硒碲超导材料。
实施例1
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比0.98:0.5:0.5混合均匀得到总质量为2g的混合粉料，粉料为Fe0.98Se0.5Te0.5。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为4:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为1.5小时，球磨转速为1000周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.311nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为4MPa，压制时间为10min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为46.8h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为Fe0.98Se0.5Te0.5。
具体处理如下：
8h升温到450℃并烧结2h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到400℃，保温0.2h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到400℃，保温0.2h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到400℃，保温0.2h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到400℃，保温0.2h。
实施例2
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1:0.5:0.5混合均匀得到总质量为2g的混合粉料，粉料为FeSe0.5Te0.5。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为6:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为2.5小时，球磨转速为1100周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.315nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为5MPa，压制时间为15min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为50.5h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为FeSe0.5Te0.5。
具体处理如下：
8h升温到500℃并烧结2.5h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.5h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.5h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.5h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.5h。
实施例3
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1.02:0.5:0.5混合均匀，得到总质量为2g的混合粉料，粉料为Fe1.02Se0.5Te0.5。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为8:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为2小时，球磨转速为1200周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.313nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为6MPa，压制时间为30min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为50.5h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为Fe1.02Se0.5Te0.5。
具体处理如下：
10h升温到500℃并烧结3h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h。
图2为本实施例制备方法获得的Fe1.02Se0.5Te0.5超导材料的X射线衍射谱线，从图看出，无杂相生成，超导相的比例高达95.96％。
实施例4
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1:0.5:0.5混合均匀，得到总质量为2g的混合粉，粉料为FeSe0.5Te0.5。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为8:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为0小时，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为8MPa，压制时间为30min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为51.9h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为FeSe0.5Te0.5。
具体处理如下：
10h升温到500℃并烧结3.5h；
2h升温到810℃，保温5h；2h降温到430℃，保温0.6h；
2h升温到810℃，保温5h；2h降温到430℃，保温0.6h；
2h升温到810℃，保温5h；2h降温到430℃，保温0.6h；
2h升温到810℃，保温5h；2h降温到430℃，保温0.6h。
图3为本实施例制备方法获得的FeSe0.5Te0.5超导材料的温度-电阻曲线，起始转变温度约为14K，接近理论转变温度15K，转变宽度约为6.8K，最高电阻与最低电阻比为1.12×10-5，超导转变明显。其中上转变温度达到23.3K，相对于理论转变温度15K，本专利的制备方法明显提升了上转变温度，其作为溅射靶材对于提高带材的超导转变温度具有明显优势。
实施例5
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1:0.5:0.5混合均匀，得到总质量为2g的混合粉，粉料为FeSe0.5Te0.5。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为6:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为1.5小时，球磨转速为1000周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.315nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨后粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为5MPa，压制时间为15min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管；
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为57h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为FeSe0.5Te0.5。
具体处理如下：
9h升温到500℃并烧结4h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h。
本实施获得的FeSe0.5Te0.5超导材料中杂相极少，Fe7Se8含量极低，超导相相比例高达92.84％。
实施例6
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1:0.5:0.5混合均匀，得到总质量为2g的混合粉，粉料为FeSe0.5Te0.5。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为4:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为3小时，球磨转速为1100周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.311nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为6MPa，压制时间为20min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为51.2h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为FeSe0.5Te0.5靶材。
具体处理如下：
8h升温到550℃并烧结2h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.8h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.8h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.8h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到420℃，保温0.8h。
实施例7
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1:0.1:0.9混合均匀，得到总质量为2g的混合粉，粉料为FeSe0.1Te0.9。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为6:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为1.5小时，球磨转速为1200周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.315nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨后的粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为5MPa，压制时间为30min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为53.5h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为FeSe0.1Te0.9。
具体处理如下：
9h升温到530℃并烧结2.5h；
2h升温到820℃，保温6h；2h降温到430℃，保温0.5h；
2h升温到820℃，保温6h；2h降温到430℃，保温0.5h；
2h升温到820℃，保温6h；2h降温到430℃，保温0.5h；
2h升温到820℃，保温6h；2h降温到430℃，保温0.5h。
实施例8
本实施例中，铁硒碲超导材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1:0.7:0.3混合均匀，得到总质量为2g的混合粉，粉料为FeSe0.7Te0.3。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为8:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为0小时，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为6MPa，压制时间为15min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为53h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为FeSe0.7Te0.3。
具体处理如下：
10h升温到540℃并烧结3h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温5h；2h降温到450℃，保温1h。
实施例9
本实施例中，铁硒碲超导材料及其制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1:0.9:0.1混合均匀，得到总质量为2g的混合粉，粉料为FeSe0.9Te0.1。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为4:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为1.5小时，球磨转速为1100周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.315nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨后的粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为4MPa，压制时间为20min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为53.9h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为FeSe0.9Te0.1。
具体处理如下：
10h升温到500℃并烧结3.5h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到400℃，保温0.6h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到400℃，保温0.6h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到400℃，保温0.6h；
2h升温到810℃，保温5.5h；2h降温到400℃，保温0.6h。
实施例10
本实施例中，铁硒碲超导材料的其制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气保护的手套箱中，将铁粉、硒粉和碲粉按照摩尔比1.1:0.4:0.6混合均匀，得到总质量为2g的混合粉，粉料为Fe1.1Se0.4Te0.6。
2)在氩气保护的手套箱中，将混合粉料按照球料比为6:1放入球磨罐中，并对球磨罐在氩气气氛中密封，取出球磨罐，固定在高能球磨机中进行高能球磨，球磨时间为1.5小时，球磨转速为1200周/分钟，将球磨罐放入氩气保护的手套箱中，获得球磨粉料。其中球磨粉料的粒径为0.315nm。
3)在氩气保护的手套箱中，将球磨后的粉料放入内径为0.5英寸的模具中，用冷压压片机对粉料进行压制成型，压力为5MPa，压制时间为15min，得到压块。
4)在氩气保护的手套箱中，将压块放入定制的缩颈石英管中并用圆柱形石英塞卡在缩颈处，随后，石英管放入氩气保护的密封袋中，取出石英管，固定在封管机上，对石英管进行抽真空，抽真空至真空度不高于1×10-4Pa时停止抽真空，用氢氧火枪对准石英塞进行封管。
5)将装有压块的石英管按照如下处理，处理的总时长为57h，获得铁硒碲超导材料，其化学式为Fe1.1Se0.4Te0.6。
具体处理如下：
10h升温到500℃并烧结3h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h；
2h升温到800℃，保温6h；2h降温到450℃，保温1h。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种铁硒碲超导材料，其特征在于，所述铁硒碲超导材料的化学式为Fe1-xSeyTe1-y或Fe1+xSeyTe1-y，其中0≤x≤0.2，0<y≤0.9。
2.一种权利要求1所述铁硒碲超导材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铁粉、硒粉和碲粉混合均匀，得到混合粉料；
2)将所述混合粉料进行密封并球磨，获得球磨粉料；
3)将所述球磨粉料进行压制处理，获得压块；
4)将所述压块置于石英管中，抽真空并密封；
5)将装有所述压块的石英管在温度为450℃～500℃下进行第一次烧结2h～4h，然后直接进行除杂相烧结，所述除杂相烧结是指至少进行四次烧结程序获得铁硒碲超导材料，每次所述烧结程序包括升温至800℃～820℃烧结和降温至400℃～450℃烧结。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述球磨后粉料的粒径≤0.32nm。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述压制的压力为3MPa～8MPa，压制的时间为10min～30min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述抽真空至真空度≤1×10-4Pa。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述升温速度为2℃/min～3℃/min。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，升温至800℃～820℃烧结5h～6h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述降温速度为2℃/min～3℃/min。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，降温至400℃～450℃烧结0.2h～1h。
10.如权利要求1所述的铁硒碲超导材料作为溅射靶材的用途。
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