CS277000B6 - Novel super conductive compounds of the ûki2nifi4ù type with high junction temperature and process for preparing thereof - Google Patents

Novel super conductive compounds of the ûki2nifi4ù type with high junction temperature and process for preparing thereof Download PDF

Info

Publication number
CS277000B6
CS277000B6 CS88361A CS36188A CS277000B6 CS 277000 B6 CS277000 B6 CS 277000B6 CS 88361 A CS88361 A CS 88361A CS 36188 A CS36188 A CS 36188A CS 277000 B6 CS277000 B6 CS 277000B6
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
rare earth
earth metal
lanthanum
temperature
transition metal
Prior art date
Application number
CS88361A
Other languages
English (en)
Other versions
CS8800361A2 (en
Inventor
Johannes Georg Dr Bednorz
Carl Alexander Prof Dr Muller
Takashige Dr Masaaki
Original Assignee
Ibm
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibm filed Critical Ibm
Publication of CS8800361A2 publication Critical patent/CS8800361A2/cs
Publication of CS277000B6 publication Critical patent/CS277000B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/45Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides
    • C04B35/4504Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides containing rare earth oxides
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/80Constructional details
    • H10N60/85Superconducting active materials
    • H10N60/855Ceramic superconductors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/80Constructional details
    • H10N60/85Superconducting active materials
    • H10N60/855Ceramic superconductors
    • H10N60/857Ceramic superconductors comprising copper oxide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

Vynález se týká nové třídy supravodičů, zejména komponent strukturního typu K2NiF4, maj ících supravodivé vlastnosti pod relativně vysokou přechodovou teplotou, a způsobu jejich výroby.
Supravodivost je obvykle definována jako úplná ztráta elektrického odporu materiálu při velmi dobře definované teplotě. Je známo, že k ní dochází u mnoha materiálů. Bylo zjištěno, že asi čtvrtina chemických prvků a více než 1 000 slitin a komponent vykazuje supravodivost. Supravodivost je považována za vlastnost kovového stavu materiálu, protože všechny známé supravodiče mají kovový charakter za podmínek, při kterých u nich dochází k supravodivosti. .Existují i některé normálně nekovové materiály, které se za velmi vysokých tlaků stanou supravodivými, přičemž tyto materiály nabydou působením vysokého tlaku kovového charakteru a teprve potom se z nich stanou supravodiče.
Supravodiče jsou velmi atraktivními materiály pro výrobu a úsporný převod elektrické energie na velké vzdálenosti, pro výrobu cívek silných magnetů použitelných v oboru plasmy a nukleární fysiky; také jsou žádoucími materiály pro nukleárněrezonanční lékařskou diagnózu a v oboru magnetické levitace superrychlých vlaků. Například výroba energie termonukleární syntézou bude vyžadovat magnetická pole, která mohou být vytvořena pouze supravodivými magnety. Samozřejmě, že supravodiče také najdou použití v počítačích a v oborech zpracování dat na bázi velmi rychlých signálů.
Jakkoliv jsou výhody supravodičů zjevné, je společnou nevýhodou všech dosud známých supravodivých materiálů jejich velmi nízká přechodová teplota (tato teplota bývá obvykle označována jako kritická teplota a označována jako Tc), která je zpravidla řádově rovna několika stupňům Kelvina. Prvkem s nejvyšší přechodovou teplotou Tc je niob (9,2 K) a nejvyšší známou přechodovou teplotou Tc je teplota asi 23 K (NbgGe při okolním tlaku).
V souladu s tím většina známých supravodičů vyžaduje chlazení kapalným heliem, jehož výroba je založena na náročné a pracné technologii, spojené s vysokými provozními náklady.
Vzhledem k tomu je cílem vynálezu navrhnout kompozice pro supravodiče s vysokou přechodovou teplotou Tc a způsob výroby sloučenin, které by vykazovaly tak vysokou kritickou teplotu, že by již nevyžadovaly chlazení kapalným heliem, což by mělo zase za následek snížení provozních nákladů a úsporu energie.
Předmětem vynálezu je supravodivá sloučenina typu RE2TM.O4 mající přechodovou teploU. vyšší než 26 K, ve které kov vzácných zemin (RE) je částečně substituován jedním nebo více členy skupiny kovů alkalických zemin (AE) a ve které je obsah kyslíku nastaven tak, že rezultující krystalová struktura je deformována a obsahuje fázi obecného složení RE2_XAEXTM.O4_y, kde TM znamená přechodový kov, x<0,3 a y > 0,5. y
Kovem vzácné zeminy (RE) je výhodně lanthan a přechodovým kovem je výhodně měd.
Kovem vzácných zemin může být také s výhodou cer a přechodovým kovem může být výhodně nikl.
Kovem vzácných zemin je dále výhodně lanthan, přičemž přechodovým kovem j e nikl.
S výhodou se pro částečnou substituci kovu vzácných zemin použije baria, přičemž x, <0,3 a 0,1 <y <0,5.
Jako částečné náhrady kovu vzácných zemin může být také výhodně použito vápníku, přičemž x <0,3 a 0,1 <y <0,5.
Jako částečné náhrady kovu vzácných zemin může být také s výhodou použito stroncia, přičemž x <0,3 a 0,1 < y <0,5.
Výhodně je kovem vzácných zemin lanthan a přechodovým kovem je chrom.
Kovem vzácných zemin může být s výhodou také neodym a přechodovým kovem je měd.
Předmětem vynálezu je také způsob výroby supravodivých sloučenin typu RE2TM.O4, kde RE znamená kov vzácných zemin a TM znamená přechodový kov, a uvedené sloučeniny mají přechodovou teplotu vyšší než 26 K, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje:
- přípravu vodných roztoků dusičnanů kovu vzácných zemin, přechodového kovu a jednoho nebo více kovů alkalických zemin a jejich spoluvysrážení ve vhodných poměrech,
- přidání koprecipitátu ke kyselině šťavelové a vytvoření intimní směsi odpovídajících šťavelanů,
- rozklad sraženiny a vyvolání reakce v pevném stavu zahřátím sraženiny na teplotu 500 až 1 200 °C po dobu jedné až osmi hodin,
- ponechání vychladnout rezultující práškový produkt,
- slisování prášku při tlaku 200 až 1 000 MPa za vzniku pelet,
- opětovné nastavení teploty pelet na hodnotu 500 až
000 °C po dobu 0,5 až 3 hodin za účelem slinování pelet a
- vystavení pelet dodatečnému žíhání při teplotě 500 až
200 °C po dobu 1 až 5 hodin v ochranné atmosféře umožňující nastavení obsahu kyslíku ve finálním produktu, který má finální složení RE2_xTM.O4_y, kde X < 0,3 a 0,1 < y < 0,5. y
Ochrannou atmosféru s výhodou tvoří čistý kyslík.
Ochrannou atmosférou může být výhodně redukční atmosféra s parciálním tlakem kyslíku 10“2 až 10 “6 MPa.
S výhodou se rozkladný stupeň provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku 10'2 až 10 MPa.
Výhodně se jako kovu vzácných zemin použije lanthanu a jako přechodového kovu se použije mědi, přičemž se k částečné náhradě lanthanu použije baria při hodnotě x menší než 0,2 rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 ”4 MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
Výhodně může být jako kovu vzácných zemin použito lanthanu a jako přechodového kovu je použito niklu, přičemž jako částečné náhrady lanthanu se použije baria při hodnotě x menší než 0,2, rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10-4 MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
S výhodou lze jako kovu vzácných zemin použít lanthanu a jako přechodového kovu se použije měd, přičemž se k částečné náhradě lanthanu použije vápník při hodnotě x menší než 0,2 rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10”4 MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
Výhodně lze jako kovu vzácných zemin použít lanthanu a jako přechodového kovu se použije mědi, přičemž jako částečné náhrady lanthanu se použije stroncia při hodnotě x menší než 0,2, rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 “4 MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
S výhodou lze jako kovu vzácných zemin použít i ceru a jako přechodového kovu se použije niklu, přičemž jako částečné náhrady lanthanu se použije baria při hodnotě x menší než 0,2, dekompoziční stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 ”4 MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
Z výše uvedeného je zřejmé, že vynález navrhuje použít polohovou strukturu nalezenou u podvojného fluoridu nikelnato-draselného K2NiF4. Tato struktura je částečně přítomna v oxidech obecného složení RE2TM.O4, kde RE znamená kovy vzácných zemin (lanthanoidy) a TM znamená tzv. přechodové kovy. Je obligatorním znakem vynálezu, že v uvedených sloučeninách je RE částečně nahražen jedním členem skupiny kovů alkalických zemin a že obsah kyslíku v uvedených sloučeninách je deficitní.
Příkladem sloučeniny podle vynálezu je podvojný oxid lanthanu a mědi La2CUO4, ve které je lanthan, který patří do IIIB skupiny Periodického systému, částečně nahražen jedním členem sousední IIA skupiny Periodického systému, tj. kovem alkalických zemin (nebo kombinací členů této IIA skupiny Periodického systému) , například bariem. Obsah kyslíku takové sloučeniny je neúplný, takže tato sloučenina má obecné složení La2_xBaxCuO4_y, přičemž x<0,3ay<0,5.
Dalším příkladem sloučeniny podle vynálezu je podvojný oxid lanthanu a niklu, ve kterém je lanthan částečně nahražen stronciem; tato sloučenina má obecné složení La2_xSrxNiO4_y.
Příkladem sloučeniny podle vynálezu je také podvojný oxid ceru a niklu, ve kterém je cer částečně nahražen vápníkem; tato sloučenina má obecné složení Ce2_xNiO4_y.
V následujícím popisu bude jako částečná náhrada lanthanu ve sloučenině La2CuO4 zejména uváděno barium, protože systém
Ba-La-Cu-0 je alespoň dosud nejlépe prozkoumaným systémem ze všech systémů, které jsou v současné době známé. Některé sloučeniny Ba-La-Cu-0 byly popsány C. Michel-em a B. Raveau-em v Rev.Chim.Min. 21 (1984) 407 a C. Michel-em, L.Er-Rakho-em a B. Raveau-em v Mat.Res.Bull., sv.20 (1985) 667-671. Autoři uvedených odkazů však u uvedených sloučenin nenašli a ani nezkoušeli najít supravodivost.
Experimenty prováděné v souladu s vynálezem prokázaly, že supravodivost s vysokou přechodovou teplotou Tc vykazují sloučeniny, ve kterých je kov vzácných zemin částečně nahražen jedním nebo více členy IIA skupiny Periodického systému prvků, tj. kovy alkalických zemin. Přechodová teplota Tc sloučeniny La2CuO4_y, ve které je lanthan částečně nahražen Sr2+, a její supravodivostí indukovaný diamagnetismus jsou vyšší než přechodová teplota a diamagnetismus téže sloučeniny, ve které je lanthan nahražen částečně Ba2+ a Ca2+.
Ve skutečnosti jen malý počet oxidů vykazuje supravodivost; z nich systém Li-Ti-0 vykazuje počátek supravodivosti při teplotě 13,7 K, jak to bylo popsáno D.C. Johston-em, H- Prakash-em, W.H. Zachariasen-em a R. Visvanathan-em v Mat. Res. Bull. 8 (1973) 777. Další známé supravodivé oxidy zahrnují
SrTiO.
a BaPb1_xBixO3, popsané A.W-Sleight-em, niobem dopovaný J.L. Gillson-em a F.E. Bierstedtem v Solid State Commun.17 (1975) 27, respektive A.Baratoff-em a G.Binning-em ve Physics 108B (1981) 1335.
Rentgenová analýza provedená Johnston-em et al. prokázala v jejich systému Li-Ti-0 tři odlišné krystalografické fáze, přičemž jedna z nich se spinelovou strukturou vykazuje vysokou přechodovou teplotu. Systém Ba-La-Cu-0 vykazuje také určitý počet krystalografických fází, zejména se směsně-valentními měděnými složkami, které mají pohyblivé elektronové stavy mezi ionty Cu3+ nemajícími Jahn-Tellerův charakter a ionty Cu2+ Jahn-Tellerova typu.
To platí i pro systémy, ve kterých je namísto mědi použito
04.
niklu, přičemž ionty Ni jsou Jahn-Tellerovou složkou a ionty Ni2+ nejsou Jahn-Tellerovou složkou.
Existence Jahn-Tellerových polaronů v krystalech byla teoreticky předpokládána K.H. Hoeck-em a H-Thomas-em a H. Nickisch-em v Helv. Phys-Acta 56 (1983)237. Polarony vykazují značnou elektron-fononovou interakci, která je příznivá pro výskyt supravodivosti při vysokých přechodových teplotách.
Systém Ba-La-Cu-0 vykazuje při analýze rentgenovými paprsky tři individuální krystalografické fáze:
- první polohovou perowskitovou fázi související se strukturou sloučeniny K2NiF4, přičemž tato první fáze má obecné složení La2_xBaxCuO4_y, kde x < 1 a y O; .
- druhou nevodivou CuO-fázi a
- třetí téměř kubickou perowskitovou fázi obecného složení Lai-xBaxCu03-y/ která se ukazuje být nezávislou na přesném výchozím složení, což bylo popsáno v článku J.G. Bednorze a K.A.Mullera v Z. Phys. B -Condensed Matter 64 (1986)189 až 193. Ze všech těchto tří fází se pouze první ukazuje být zodpovědná za supravodivost při vysoké přechodové teplotě Tc, přičemž existuje závislost uvedené přechodové teploty na koncentraci baria v této fázi. Zřejmě substituce bariem způsobí vznik směsně-valentních stavů Cu2+ a Cu3+ za účelem zachování nábojové neutrality. Předpokládá se, že kyslíkový deficit y je stejný v dopovaných i nedopovaných krystalitech.
Jak La2CuO4,tak i LaCuO3 jsou při vysokých teplotách a v nepřítomnosti baria kovovými vodiči. Obě sloučeniny mají skutečně kovový charakter jako LaNiO3. Vzdor tomuto kovovému charakteru jsou látky typu Ba-La-Cu-0 keramickými látkami stejně jako ostatní sloučeniny typu RE2TM.O4 a jejich příprava se tedy více méně řídí známými principy platnými při výrobě keramických materiálů.
Tak například příprava sloučeniny Ba-La-Cu-0 způsobem podle vynálezu zahrnuje následující výrobní stupně:
- příprava vodných roztoků jednotlivých dusičnanů baria, lanthanu a mědi a jejich spoluvysrážení v jejich vhodných vzájemných poměrech;
--přidání koprecipitátu ke kyselině oxalové a vytvoření intimní směsi jednotlivých oxalátů;
- rozklad sraženiny a vyvolání reakce v pevném stavu zahřátím sraženiny na teplotu 500 až 1 200 °C po dobu jedné až osmi hodin;
- slisování režultujícího produktu na tlak asi . 400 MPa za vzniku pelet a
- opětovné zahřátí uvedených pelet na teplotu 500 až 900 °C po dobu 0,5 až 3 hodin za účelem slinování pelet.
Je zřejmé, že v případě částečné substituce lanthanu stronciem nebo vápníkem namísto bariem, bude nezbytné namísto dusičnanu barnatého použít při výše uvedeném příkladném postupu dusičnan vápenatý nebo strontnatý. Stejně tak, bude-li měď v uvedeném příkladném postupu nahražena jiným přechodovým kovem, potom bude nezbytné namísto dusičnanu mědi použít dusičnan použitého přechodového kovu.
Experimenty ukázaly, že parciální obsahy jednotlivých sloučenin ve výchozí kompozici hrají důležitou úlohu při tvorbě fází přítomných ve finálním produktu. Zatímco finální získaný systém Ba-La-Cu-0 obsahuje, jak bylo výše uvedeno, tři definované fáze, přičemž druhá z těchto fází je v systému obsažena pouze v malém množství, vede částečná substituce lanthanu stronciem nebo vápníkem (a snad i beryliem) k vytvoření pouze jediné fáze existující ve finálním produktu La2-xSrxCu04-v nebo La2_xCaxCuO4_v, za předpokladu, že x <0,3.
Při poměrů obsahů (Ba,La) a Cu rovném 1:1 lze očekávat vytvoření uvedených tří fází ve finálním produktu. Jestliže se neuvažuje obsah uvedené druhé fáze, tj. CuO-fáze, jejíž obsah je zanedbatelný, potom relativní objemová množství ostatních dvou fází jsou závislá na obsazích baria v komplexu La2_xBaxCuO4_y.
Při poměru 1:1 a za předpokladu, že x = 0,02, je možné pozorovat začátek lokalizačního přechodu, což znamená, že odpor roste s klesající teplotou a nedochází zde k supravodivosti.
Při témže poměru 1:1 a za předpokladu, že x ~ 0,1, dochází k prudkému poklesu odporu při velmi vysoké přechodové teplotě 35 K.
Při poměru (Ba,La) k Cu ve výchozí kompozici rovném 2:1 je imitováno složení fáze La2CuO4:Ba, o které se předpokládá, že je zodpovědná za supravodivost, přičemž dojde k vytvoření pouze dvou fází s tím, že CuO-fáze neexistuje. Při obsahu baria x =0,15, dochází k prudkému poklesu odporu při přechodové teplotě Tc =
26K.
Způsob přípravy komplexu Ba-La-Cu-0 zahrnuje dvě tepelná zpracování při zvýšené teplotě po dobu několika hodin. Při experimentech prováděných v souvislosti s vynálezem bylo zjištěno, že nej lepších výsledků se dosáhne tehdy, jestliže se rozklad sraženiny a reakce v pevném stavu provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a jestliže se slinování pelet provádí při teplotě také 900 °C po dobu jedné hodiny. Tyto hodnoty byly získány jak pro kompozici s výše uvedeným poměrem 1:1, tak i pro kompozici s výše uvedeným poměrem 2:1.
Pro kompozici s výše uvedeným poměrem 2:1 je možné použít poněkud vyšší teplotu, což je způsobeno tím, že teplota tání této kompozice je v nepřítomnosti přebytku oxidu mědi vyšší.
Měření vodivosti byla prováděna mezi 300 a 4,2 K. Pro bariem dopované vzorky (například pro x <0,3) bylo zjištěno při proudových hustotách 0,5 A/cm2 vysokoteplotní kovové chování se vzrůstem odporu při nízkých teplotách. Při ještě nižších teplotách pak dochází k prudkému poklesu odporu (vyššímu než 90 %), který je při vyšších proudových hustotách částečně potlačen.
Tento charakteristický pokles byl studován v závislosti na podmínkách žíhání, tj. v závislosti na teplotě žíhání a parciálním tlaku kyslíku.
Pro vzorky žíhané na vzduchu nebyl zjištěn velmi výrazný přechod z itinerantního do lokalizovaného chování, přičemž však žíhání za mírně redukčních podmínek v mírně redukční atmosféře vedlo ke zvýšení odporu a výraznějšímu lokalizačnímu efektu. Současně byl počátek poklesu podporu posunut směrem k vyšším hodnotám přechodové teploty Tc. Delší doby žíhání však zcela potlačí supravodivostní efekt.
Při ochlazování vzorků z pokojové teploty dochází nejdříve k poklesu odporu, jako je tomu u kovů. Při nízkých teplotách dochází ke zvyšování odporu v případě Ca-sloučenin a v případě Ba-substituovaných vzorků. Po tomto vzrůstu odporu následuje jeho pokles, přičemž počátek tohoto poklesu je možné pozorovat pro Ca-sloučeniny při přechodové teplotě 22 ±2 k a pro Ba-sloučeniny při přechodové teplotě 33 + 2 K.
U Sr-sloučenin zůstává odpor jako u kovů až do prudkého poklesu odporu při přechodové teplotě 40 + 1 K.
Přítomnost lokalizačního efektu však silně závisí na koncentraci iontu kovu alkalických zemin a na přípravě vzorku, tzn. na podmínkách žíhání a také na hustotě, které musí být optimalizovány. Všechny vzorky s nízkou koncentrací Ca, Sr a Ba vykazují silnou tendenci k lokalizaci, a to ještě před tím než dojde k prudkému poklesu odporu při přechodové teplotě.
Je zřejmé, že počátek supravodivosti, tj. hodnota přechodové teploty Tc, je mimo jiné závislý na obsahu kyslíku ve finální sloučenině. Zdá se, že pro to, aby látka vykazovala supravodivé chování s vysokou přechodovou teplotou, je nezbytný určitý kyslíkový deficit.
V souladu s vynálezem je výše popsaná metoda pro přípravu komplexu La2CuO4:Ba doplněna žíhacím stupněm, během kterého může být nastaven obsah kyslíku ve finálním produktu. Je samozřejmé, že to, co bylo řečeno v souvislosti se sloučeninou La2CuO4:Ba, platí i pro ostatní sloučeniny obecného vzorce RE2TM.O4:AE, jako například pro Nd2NiO4:Sr.
V případech, kdy se tepelné zpracování při rozkladu sraženiny a reakci v pevném stavu, jakož i při slinování pelet nepřevyšující 950 °C, podrobí se finální produkt žíhání při teplotě asi
900 °C po dobu asi jedné hodiny v redukční atmosféře. Předpokládá se, že se tímto žíhacím stupněm dosáhne odstranění atomů kyslíku z některých poloh v matrici komplexu RE2TM.O4, čímž se v krystalické struktuře tohoto komplexu vytvoří určitá deformace. Parciální tlak kyslíku při žíhání může V tomto případě být roven 102 až 106MPa.
V těch případech, kdy se při uvedených teplotních zpracováních použije relativně vysoké teploty (tj. teploty vyšší než 950 °C), může být výhodné provádět žíhací stupeň ve slabě oxidační atmosféře. Ta má eliminovat předpokládané přehnané odstranění atomů kyslíku ze systému v důsledku vysoké teploty, což by jinak způsobilo příliš velkou deformaci v krystalové struktuře uvedeného systému.
Měření odporu a susceptibility v závislosti na teplotě u Sr2+- a Ca2+-dopovaných keramických látek typu La2CuO4_y ukazuje na tutéž obecnou tendenci, jakou vykazují Ba2+-dopované vzorky: pokles odporu Ρ (T) a přechod k diamagnetismu při mírně nižších teplotách. Vzorky obsahující Sr2+ ve skutečnosti poskytují vyšší počátek supravodivosti než vzorky obsahující Ba2+Ca2+. Navíc je diamagnetická susceptibilita asi třikrát vyšší než v případě Ba-vzorků.
Protože se iontový poloměr Sr2+ téměř rovná iontovému poloO » měru La , zdá se, že je možné vyloučit vliv velikosti iontového poměru substituícího iontu na vznik supravodivosti. Naopak je tento vliv pro supravodivost spíše nepříznivý, jak to ukazují výsledky získané u Ba2+- a Ca2+-sloučenin.
K nejvyšší přechodové teplotě Tc každého ze zkoumaných dopujících iontů dochází při těch koncentracích, kdy při pokojové teplotě je struktura RE2_xTMxO4_y blízká přechodu mezi ortorhombickou a tetragonální strukturní fází, což může být v souvislosti se silnou elektro-fononovou interakcí zlepšenou substitucí. Substituce kovu vzácných zemin kovem alkalických zemin je zjevně důležitá a zcela pravděpodobně vytváří ionty přechodového kovu a žádnými eg-Jahn-Tellerovými orbitaly. Proto nepřítomnost těchto Jahn-Tellerových orbitalů, tj. Jahn-Tellerových děr blízkých Fermiho teplotě, patrně hraje důležitou úlohu při zlepšení přechodové teploty Tc.

Claims (18)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Supravodivá sloučenina typu RE2TM.O4 mající přechodovou teplotu vyšší než 26 K, ve které kov vzácných zemin (RE) je částečně substituován jedním nebo více členy skupiny kovů alkalických zemin (AE) a ve které je obsah kyslíku nastaven tak, že rezultující krystalová struktura je deformována a obsahuje fázi obecného složení RE2_xAExTM.O4y,kde TM znamená přechodový kov, x <0,3 a y <0,5.
  2. 2. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že kovem vzácné zeminy je lanthan a přechodovým kovem je měd.
  3. 3. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že kovem vzácných zemin je cer a přechodovým kovem je nikl.
  4. 4. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že kovem vzácných zemin je lanthan a přechodovým kovem je nikl.
  5. 5. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že je pro částečnou náhradu kovu vzácných zemin použito baria, přičemž x <0,3 a 0,l^y 40,5.
  6. 6. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že je jako částečné náhrady kovu vzácných zemin použito vápníku, přičemž x <0,3 a 0,1 y4 0,5.
  7. 7. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že je jako částečné náhrady kovu vzácných zemin použito stroncia, přičemž x < 0,3 a 0,1 s< y ^0,5.
  8. 8. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že kovem vzácných zemin a přechodovým kovem je chrom.
  9. 9. Sloučenina podle bodu 1, vyznačující se tím, že kovem vzácných zemin je neodym a přechodovým kovem je měd.
  10. 10. Způsob výroby supravodivých sloučenin typu RE2TM.O4 podle bodu 1, kde RE znamená kov vzácných zemin a TM znamená přechodový kov, a uvedené sloučeniny mají přechodovou teplotu vyšší než 26 K, vyznačující se tím, že zahrnuje přípravu vodných roztoků dusičnanů kovu vzácných zemin, přechodového kovu a jednoho nebo více kovů alkalických zemin a jejich spoluvysrážení ve vhodných vzájemných poměrech, přidání koprecipitátu ke kyselině šťavelové a vytvoření intimní směsi odpovídajících šťavelanů, rozklad sraženiny a vyvolání reakce v pevném stavu zahřátim sraženiny na teplotu 1 200 °C po dobu jedné až osmi hodin, ponechání vychladnout rezultující práškový produkt, slisování prášku při tlaku 200 až 1 000 MPa za vzniku pelet, opětovné nastavení teploty pelet na hodnotu 500 až 1 000 °C po dobu 0,5 až 3 hodin za účelem slinování pelet a vystavení pelet dodatečnému žíhání při teplotě 500 až .1 200 °C po dobu 1 až 5 hodin v ochranné atmosféře umožňující nastavení obsahu kyslíku ve finálním produktu, který má finální složení RE2_xTM.O4_y, kde x <0,3 a 0,1 < y < 0,5.
  11. 11. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že ochranná atmosféra je tvořena čistým kyslíkem.
  12. 12. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že ochrannou atmosférou je redukční atmosféra s parciálním tlakem kyslíku 102 až 10_6MPa.
  13. 13. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že se rozkladný stupeň provádí při teplotě 990 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku 10”2 až 10_6MPa.
  14. 14. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že se jako kovu vzácných zemin použije lanthanu a jako přechodového kovu se použije mědi, přičemž se k částečné náhradě lanthanu použije baria při hodnotě x menší než 0,2, rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 ”4 MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
  15. 15. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že se jako kovu vzácných zemin použije lanthanu a jako přechodového kovu se použije niklu, přičemž se jako částečné náhrady lanthanu použije baria při hodnotě x menší než 0,2, rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 _4MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
  16. 16. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že se jako kovu vzácných zemin použije lanthanu a jako přechodového kovu se použije měčf, přičemž se k částečné náhradě lanthanu použije vápník při hodnotě x menší než 0,2, rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 “4 MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
  17. 17. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že se jako kovu vzácných zemin použije lanthanu a jako přechodového kovu se použije měd’i, přičemž jako částečné náhrady lanthanu se použije stroncia při hodnotě x menší než 0,2, rozkladný stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 “4MPa a při teplotě 900° C po dobu jedné hodiny.
  18. 18.Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že se jako kovu vzácných zemin použije cer a jako přechodový kov se použije nikl, přičemž jako částečné náhrady lanthanu se použije baria při hodnotě x menší než 0,2, dekompoziční stupeň se provádí při teplotě 900 °C po dobu 5 hodin a žíhací stupeň se provádí v redukční atmosféře s parciálním tlakem kyslíku řádově 10 “4MPa a při teplotě 900 °C po dobu jedné hodiny.
CS88361A 1987-01-23 1988-01-19 Novel super conductive compounds of the ûki2nifi4ù type with high junction temperature and process for preparing thereof CS277000B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP87100961A EP0275343A1 (en) 1987-01-23 1987-01-23 New superconductive compounds of the K2NiF4 structural type having a high transition temperature, and method for fabricating same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS8800361A2 CS8800361A2 (en) 1991-07-16
CS277000B6 true CS277000B6 (en) 1992-11-18

Family

ID=8196696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS88361A CS277000B6 (en) 1987-01-23 1988-01-19 Novel super conductive compounds of the ûki2nifi4ù type with high junction temperature and process for preparing thereof

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8688181B1 (cs)
EP (1) EP0275343A1 (cs)
AU (1) AU604827B2 (cs)
BR (1) BR8707107A (cs)
CS (1) CS277000B6 (cs)
DK (1) DK31388A (cs)
FI (1) FI880171A (cs)
HU (1) HU205493B (cs)
IL (1) IL84667A0 (cs)
NO (1) NO880187L (cs)
PL (1) PL159721B1 (cs)
PT (1) PT85720A (cs)
YU (1) YU46098B (cs)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6638894B1 (en) * 1987-01-09 2003-10-28 Lucent Technologies Inc. Devices and systems based on novel superconducting material
GB2201955B (en) * 1987-03-11 1991-09-18 Ibm Electrically superconducting compositions and processes for their preparation
AU598115B2 (en) * 1987-03-18 1990-06-14 Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. Superconducting oxide ceramics
EP0283620A1 (en) * 1987-03-25 1988-09-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Superconducting ceramics
EP0285392A3 (en) * 1987-03-30 1989-06-07 Hewlett-Packard Company Methods for making superconductor precursor
EP0287749A1 (en) * 1987-04-23 1988-10-26 International Business Machines Corporation New layered copper oxide superconductor compounds
HUT52646A (en) * 1987-06-09 1990-07-28 Du Pont Method for making super-conducting substance with critical temperature of 90 kelvin grades
AU600156B2 (en) * 1987-08-06 1990-08-02 University Of Arkansas, The Meltable high temperature superconductor
AU589068B2 (en) * 1987-08-10 1989-09-28 Furukawa Electric Co. Ltd., The Method of manufacturing oxide superconductor, and method of manufacturing composite oxide powder which is the precursor of the oxide superconductor
NZ226103A (en) * 1987-09-11 1991-04-26 Grace W R & Co Preparation of superconducting mixed metal oxide ceramics with minimal extraneous matter
US5023067A (en) * 1987-09-11 1991-06-11 W. R. Grace & Co.-Conn. Manufacturing method for ceramics and products thereof
WO1989006222A1 (en) * 1987-12-30 1989-07-13 Unisearch Limited Improved method for producing ceramic superconductors
US5196388A (en) * 1991-06-10 1993-03-23 Akzo N.V. Process for the preparation of double metal oxide powders containing a Group IIIA and a Group IVB element and a novel double metal hydroxyl carboxylate useful in preparing same
DE10208883A1 (de) * 2002-03-01 2003-09-18 Forschungszentrum Juelich Gmbh Sauerstoffmembran für den Einsatz bei hohen Temperaturen
EP1843988B1 (en) 2004-12-23 2013-02-13 Superconductor Technologies, Inc. Rf-properties-optimized compositions of (re)ba2cu3o7-d thin film superconductors
RU2709463C1 (ru) * 2019-06-28 2019-12-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Твердооксидный электродный материал

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5125597B1 (cs) * 1966-11-22 1976-07-31
EP0283620A1 (en) * 1987-03-25 1988-09-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Superconducting ceramics
US4897378A (en) * 1987-05-22 1990-01-30 Massachusetts Institute Of Technology Preparation of thin film superconducting oxides
AU600156B2 (en) * 1987-08-06 1990-08-02 University Of Arkansas, The Meltable high temperature superconductor

Also Published As

Publication number Publication date
PL270217A1 (en) 1988-10-13
DK31388D0 (da) 1988-01-22
YU46098B (sh) 1992-12-21
NO880187D0 (no) 1988-01-18
DK31388A (da) 1988-07-24
AU1069988A (en) 1988-07-28
YU240487A (en) 1989-08-31
US8688181B1 (en) 2014-04-01
HU205493B (en) 1992-04-28
NO880187L (no) 1988-07-25
PT85720A (pt) 1989-02-28
BR8707107A (pt) 1988-08-02
FI880171A0 (fi) 1988-01-15
FI880171A (fi) 1988-07-24
IL84667A0 (en) 1988-05-31
PL159721B1 (pl) 1993-01-29
CS8800361A2 (en) 1991-07-16
HUT49422A (en) 1989-09-28
EP0275343A1 (en) 1988-07-27
AU604827B2 (en) 1991-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bednorz et al. Possible high T c superconductivity in the Ba− La− Cu− O system
EP0332309B1 (en) Compositions electrically superconducting above 120 degree k and processes for their preparation
CS277000B6 (en) Novel super conductive compounds of the ûki2nifi4ù type with high junction temperature and process for preparing thereof
EP0280812A1 (en) Superconductivity in square - planar compound systems
CA1341500C (en) Superconductor and process for its preparation
Bednorz et al. Preparation and characterization of alkaline-earth substituted superconducting La2CuO4
US4990488A (en) Superconductors Bi-Sr-Cu-O
JP2664387B2 (ja) 超伝導体とその装置
JP2719518B2 (ja) 酸化物超伝導性素材の製造法
EP0443827A2 (en) Rare earth substituted thallium-based superconductors
US8060169B1 (en) Superconductive compounds having high transition temperature, and methods for their use and preparation
US4929598A (en) Oxygen plasma treatment of yttrium barium copper oxide
KR0125876B1 (ko) 초전도 재료와 그 제조 방법
Shao et al. Synthesis and X-ray powder diffraction analysis of the high-Tc superconductor HgBa2Ca2Cu3O8+ δ
Oh-Ishi et al. Relation between lattice parameters and valence state of Cu ions of MxNd2− xCuO4− y (M= Na and Ce) solid solution
JP3219563B2 (ja) 金属酸化物とその製造方法
KR910001306B1 (ko) 고전이온도를 갖는 K₂NiF₄구조형태의 초전도성 화합물 및 이의 제조방법
JP2656531B2 (ja) 酸化物超電導体
HU217018B (hu) Szupravezető kompozíció bizmut-, stroncium-, réz- és oxigéntartalommal, eljárás ilyen kompozíció előállítására, valamint eljárás elektromos áram vezetésére maradék-ellenállás nélküli áramvezető anyagban, és Josephson-effektust megvalósító eszköz
US5173476A (en) 110K Bi-Sr-Ca-Cu-O superconductor oxide and method for making same
EP0287749A1 (en) New layered copper oxide superconductor compounds
US5482917A (en) T1-M-Cu-O-F superconductors
KR100265031B1 (ko) 나트륨이 끼워진 초전도체 및 그 제조방법
JPH01145364A (ja) 高温超電導セラミックスの製造方法
WO1990009961A1 (en) Process for making superconducting metal oxide compositions