DE4329963A1 - Ein Herstellungsverfahren für Hochtemperatursupraleiter (HTSL), dadurch gekennzeichnet, daß als Startmaterial mindestens ein Precursor aus vorreagiertem Basismaterial verwendet wird - Google Patents
Ein Herstellungsverfahren für Hochtemperatursupraleiter (HTSL), dadurch gekennzeichnet, daß als Startmaterial mindestens ein Precursor aus vorreagiertem Basismaterial verwendet wirdInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren, um Hochtemperatursupraleiter
(HTSL) in wesentlich verkürzter Reaktionszeit einphasig, oder fast einphasig her
zustellen. Die wichtigste Klasse von HTSL, bei denen sich eine extreme Verkür
zung der Reaktionszeit einstellt, ist das
Bi2-aPbaSr₂Can-1CunO2n+4+x (BPSCCO) (0 a 1, 1 n 4). (1)
Auch bei Substanzen ähnlicher Zusammensetzung ist das Verfahren besonders
wirkungsvoll. Es führt auch bei anderen Substanzklassen zu Verbesserungen, und
kann dort gleichermaßen angewendet werden.
Möchte man nämlich aus den Basisoxiden PbO, Bi₂O₃, SrO, usw. oder unter Ver
wendung der entsprechenden Nitrate, Azetate oder Oxalate (auch andere Verbin
dungen sind nicht ausgeschlossen), den Hochtemperatursupraleiter mit obiger
Formel (1) herstellen, so hat man bei der Reaktion zwei grundsätzliche Probleme:
1. Bei geringfügig zu hoher Temperatur bilden Teilverbindungen ein niedrig schmel zendes Eutektikum, es kommt zu störenden Reaktionen mit den Gefäßmaterialien und die sich zusätzlich bildenden Vorprodukte lösen sich im Verlauf der weiteren Reaktionszeit nur sehr schwer wieder auf.
2. Möchte man den sogenannten Dreischichter herstellen, die Verbindung mit n=3 in Formel (1), so bildet sich zunächst die Verbindung mit n=2, die sich ebenfalls sehr schwer wieder auflöst, so daß die anschließenden Reaktionszeiten sehr lange, bis zu 500 Stunden, sind, was eine erhebliche Einschränkung in der Verfügbarkeit bedeutet und hohe Energiekosten nach sich zieht.
1. Bei geringfügig zu hoher Temperatur bilden Teilverbindungen ein niedrig schmel zendes Eutektikum, es kommt zu störenden Reaktionen mit den Gefäßmaterialien und die sich zusätzlich bildenden Vorprodukte lösen sich im Verlauf der weiteren Reaktionszeit nur sehr schwer wieder auf.
2. Möchte man den sogenannten Dreischichter herstellen, die Verbindung mit n=3 in Formel (1), so bildet sich zunächst die Verbindung mit n=2, die sich ebenfalls sehr schwer wieder auflöst, so daß die anschließenden Reaktionszeiten sehr lange, bis zu 500 Stunden, sind, was eine erhebliche Einschränkung in der Verfügbarkeit bedeutet und hohe Energiekosten nach sich zieht.
Eine Verkürzung der Reaktionszeit in die Größenordnung üblicher Zeiten ist daher
sehr wünschenswert.
Das Problem wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man für das Beispiel
gemäß Formel (1), zwei Precursoren verwendet. Zunächst wird Bi2-aPbaOy, bei
niedriger Temperatur zur Vorreaktion gebracht. Der zweite Precursor wird aus
SrO, CaO und CuO, oder entsprechend aus den Azetaten, usw. gebildet. Und zwar
der Stöchiometrie Sr₂Can-1CanCz entsprechend (wobei die eigentliche Stöchio
metrie um bis zu 20% von der obigen Basisstöchiometrie abweichen kann). Dieser
Precursor kann dann bei erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht werden. Jede
der Vorreaktionen ist rasch abgeschlossen. Die nachfolgende Hauptreaktion im
mittleren Temperaturbereich führt dann ebenfalls in relativ kurzer Zeit zu ein
phasigem oder fast einphasigem BPSCCO-Material bester Qualität.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß es möglich ist, auf ähnliche Weise
dünne HTSL-Schichten herzustellen: Man bringt zunächst unter den Herstellbe
dingungen I (z. B. Substrattemperatur T₁) den Precursor I z. B. durch Sputtern auf
und im zweiten Schritt unter den Herstellbedingungen II den Precursor II. Unter
geeigneten Bedingungen bildet sich dann, ausgehend von der Grenzfläche, der
HTSL aus.
Die so hergestellten Hochtemperatursupraleiter können dann, seien es nun Keramiken
oder auch dünne Schichten, für übliche Applikationen verwendet werden.
Claims (16)
1. Ein Herstellungsverfahren für Hochtemperatursupraleiter (HTSL), dadurch gekenn
zeichnet, daß als Startmaterial für den Herstellungsprozeß mindestens ein Precursor
aus vorreagierten Basismaterialien verwendet wird.
2. Ein Herstellungsverfahren für HTSL, dadurch gekennzeichnet, daß als Startmaterial
zwei Precursoren aus vorreagierten Basismaterialien verwendet werden.
3. Ein Herstellungsverfahren für Hochtemperatursupraleiter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß einer der Precursoren, "Precursor 1", im wesentlichen aus
Strontiumkalziumkupferoxid besteht.
4. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Stöchiometrieverhältnis der Oxide des Precursors "1" sich bezüglich der Metallkom
ponenten gemäß:
Strontium zu Kalzium zu Kupfer wie Sr : Ca : Cu = 1 : 1 : 2, 2 : 1 :2, oder 2 : 2 : 3 verhält.
5. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Stöchiometrieverhältnis der einzelnen Komponenten in Precursor 1
von denen in Anspruch 4) um jeweils bis zu 20% abweicht.
6. Ein Herstellungsverfahren zur Herstellung von HTSL nach Anspruch 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Precursoren zusätzlich bis zu 30% wenigstens einer Komponente
der Lanthaniden oder Aktiniden statt einer der Basiskomponenten erhalten.
7. Ein Herstellungsverfahren für HTSL nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kalzinieren (Reaktionsbrennen) im Temperaturbereich von 800°C-1100°C erfolgt.
8. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Reaktionssintern in einer bezüglich des Sauerstoffpartialdrucks modifizierten
Atmosphäre erfolgt.
9. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer
der beiden Precursoren ("2") im wesentlichen aus Wismutoxid und Bleiooxid besteht.
10. Ein Herstellungsverfahren für HTSL nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Precursoren mindestens ein weiteres Element der IV. und V. Gruppe der
Elemente enthält.
11. Ein Herstellungsverfahren für HTSL nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Precursoren durch chemische Ausfällprozesse hergestellt worden sind.
12. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pre
cursoren durch einen Sol-Gel-Prozeß hergestellt worden sind.
13. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch
Keramiken oder Dickschichten hergestellt werden.
14. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß mit
dem Verfahren dünne Schichten aus HTSL mit einem Dünnschichtverfahren hergestellt
werden.
15. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen
Schichten durch Sputtern hergestellt werden.
16. Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen
Schichten durch Laserablation hergestellt werden.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE4329963A DE4329963A1 (de) | 1993-09-04 | 1993-09-04 | Ein Herstellungsverfahren für Hochtemperatursupraleiter (HTSL), dadurch gekennzeichnet, daß als Startmaterial mindestens ein Precursor aus vorreagiertem Basismaterial verwendet wird |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE4329963A1 true DE4329963A1 (de) | 1995-03-09 |
Family
ID=6496876
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE4329963A Withdrawn DE4329963A1 (de) | 1993-09-04 | 1993-09-04 | Ein Herstellungsverfahren für Hochtemperatursupraleiter (HTSL), dadurch gekennzeichnet, daß als Startmaterial mindestens ein Precursor aus vorreagiertem Basismaterial verwendet wird |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4329963A1 (de) |
-
1993
- 1993-09-04 DE DE4329963A patent/DE4329963A1/de not_active Withdrawn
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