FR2760290A1 - Supraconducteur a temperature elevee ayant une anisotropie de supraconduction faible, et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Un supraconducteur à température élevée, ayant une anisotropie de supraconduction faible, comprend une structure stratifiée bidimensionnelle de cellules unitaires cristallines (1) , constituées chacune par une paire faite d'une couche supraconductrice (2) et d'une couche réservoir de charges (3) . Au moins une partie des atomes de la couche réservoir de charges est remplacée par des atomes conférant de la supraconductivité, ce qui rend supraconductrice la couche réservoir de charges et abaisse l'anisotropie de supraconduction par augmentation de la longueur de cohérence dans la direction de l'épaisseur.
Description
A Supraconducteur à température élevée ayant une anisotropie de
supraconduction faible, et son procédé de fabrication La présente invention porte sur un supraconducteur à température élevée, qui a une anisotropie de supraconduction faible, une densité de courant critique (Jc) élevée, un champ irréversible (Hirr) élevé et une grande longueur de cohérence c dans une direction perpendiculaire au plan (la direction étant la direction de l'axe c, le plan intrafacial, la direction des axes ab), et une température de transition de supraconduction (Tc) par exemple de 100 K ou davantage; la présente invention porte également sur un
procédé de fabrication de ce supraconducteur.
Une Tc élevée était considérée comme étant étroitement corrélée à une anisotropie de supraconduction
élevée (bidimensionalité) des propriétés supraconductrices.
Les supraconducteurs à température élevée connus, ayant une structure stratifiée bidimensionnelle composée de couches réservoirs de charges et de couches supraconductrices, comprennent les supraconducteurs à oxyde de cuivre renfermant
Y, Bi, Tl et Hg.
De plus, en raison du fait que, dans ces supraconducteurs ayant une couche stratifiée, la couche réservoir de charges est une couche d'isolation ou couche non supraconductrice avec un faible couplage supraconducteur dans la direction de l'axe c et, par conséquent, un effet interactif faible entre les couches supraconductrices, ce à quoi s'ajoute le fait que la longueur de cohérence suivant l'axe c est courte, l'anisotropie de supraconduction y est importante et de l'ordre de 4-5 à 300 (y étant défini comme étant le rapport des longueurs de cohérence, la racine carrée du rapport des masses efficaces électroniques, ou le rapport des profondeurs de pénétration du champ magnétique,
y = ab/c = (mc/mab) 1/2 = kc/kab).
En tant que tels, la Jc, en particulier la Jc sous un champ magnétique élevé, et le Hirr, le champ magnétique limite supérieur auquel la résistance électrique se génère, deviennent faibles, ce qui pose beaucoup de problèmes pour l'utilisation pratique en tant que matière supraconductrice
de type fil ou en masse.
De plus, une anisotropie de supraconduction importante signifie que la longueur de cohérence c dans la direction de l'axe c est faible, de telle sorte que, lors de l'utilisation en tant que matière de dispositif supraconducteur, les propriétés du dispositif supraconducteur de type à structure stratifiée sont pas suffisantes,
notamment en ce qui concerne la densité de courant Josephson.
Dans la demande de brevet japonais JP-A-Hei 8-183 614, les inventeurs, dont le présent inventeur faisait partie, ont proposé un supraconducteur à température élevée ayant une anisotropie de supraconduction faible, une grande longueur de cohérence dans la direction de l'axe c et une densité de courant importante sous un champ magnétique élevé, faisant appel à une matrice comprenant les éléments cuivre, oxygène et métal alcalino-terreux, au lieu de Tl, Hg et autres tels
éléments qui sont nocifs et peu abondants.
Il existe des rapports revendiquant une anisotropie de supraconduction faible, concernant Hg-1201 renfermant Hg (HgBa2CuO4+y) et des supraconducteurs à structure stratifiée illimitée (Sr1_xLaxCuO2), mais sur la base de la recherche conduite par le présent inventeur, de tels supraconducteurs
ne constituent pas un supraconducteur à faible anisotropie.
Un objectif de la présente invention est de proposer un supraconducteur à température élevée qui présente une anisotropie de supraconduction faible, avec des électrons de supraconduction qui sont capables de se déplacer non seulement dans le plan des couches (direction des axes ab) mais également dans le plan perpendiculaire à celui-ci, et présente une densité de courant critique importante en pratique dans des conditions de température élevée et de champ magnétique élevé; un autre objectif de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de ce
supraconducteur.
Un autre objectif encore de la présente invention est de proposer un supraconducteur à température élevée qui présente une anisotropie de supraconduction faible et qui est excellent en ce qui concerne les propriétés magnétiques, qui fournit un couplage fort entre les couches supraconductrices par l'intermédiaire de la couche réservoir de charges, une capacité de pinning de flux magnétique élevée et un champ magnétique à résistance zéro élevé; l'objectif est également de proposer un procédé de fabrication d'un tel supraconducteur. Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un supraconducteur à température élevée, à anisotropie de supraconduction faible, ayant une grande longueur de cohérence dans la direction de l'axe c, et de proposer également un procédé de fabrication d'un tel supraconducteur. Ainsi, conformément à la présente invention, il est proposé un supraconducteur à température élevée ayant une anisotropie de supraconduction faible, comprenant une structure stratifiée bidimensionnelle de cellules unitaires cristallines, chacune constituée par une paire faite d'une couche supraconductrice et d'une couche réservoir de charges, disposée perpendiculairement sur la couche supraconductrice, dans lequel au moins une partie des atomes constituant la couche réservoir de charges est remplacée par des atomes conférant de la supraconductivité, ce qui métallise ou rend supraconductrice la couche réservoir de charges et l'épaisseur de la couche supraconductrice est accrue, en conséquence de quoi la longueur de cohérence dans la direction de l'épaisseur est accrue sur la base du principe d'incertitude, l'anisotropie de supraconduction se trouvant
ainsi diminuée.
Le cuivre et l'oxygène sont des exemples d'atomes donnant la supraconductivité. Le supraconducteur à température élevée, à anisotropie de supraconduction faible, peut être obtenu par un procédé comprenant les opérations consistant à amener de la matière de départ supraconductrice sur un substrat monocristallin ou un substrat à cristaux orientés, à sceller le substrat dans une capsule résistante à l'oxydation, et à appliquer une pression et une chaleur
prescrites à la capsule.
Ainsi, comme décrit dans ce qui vient d'être exposé, en augmentant l'épaisseur de la couche supraconductrice du supraconducteur conforme à la présente invention, la région d'incertitude des électrons de supraconduction (épaisseur) dans la direction perpendiculaire (direction de l'axe c) est élargie conformément au principe d'incertitude, ce qui rend possible d'augmenter la longueur de cohérence dans la direction de l'axe c, permettant ainsi à l'anisotropie de supraconduction d'être réduite à un très
faible niveau.
De plus, en remplaçant une partie ou la totalité des atomes constituant la couche réservoir de charges existant de façon alternée avec la couche supraconductrice, par des atomes donnant la supraconductivité, on métallise ou on rend supraconductrices les couches réservoirs de charges, ce qui renforce le couplage supraconducteur et permet un
mouvement libre des électrons de supraconduction.
Les caractéristiques ci-dessus de la présente invention ainsi que d'autres apparaîtront à l'évidence à la
lecture de la description suivante, faite avec référence aux
dessins annexés.
Sur ces dessins: - la Figure 1 est un diagramme montrant un exemple d'un modèle d'une cellule unitaire cristalline d'un supraconducteur à température élevée ayant une anisotropie de supraconduction faible, conformément à la présente invention; - la Figure 2(a) est un graphique montrant la dépendance vis-à-vis de la température de la résistivité électrique d'un échantillon de Cu1xTlx- 1234, dans lequel x vaut 0,4; - la Figure 2(b) est un graphique montrant la dépendance vis-à-vis de la température de la résistivité électrique d'un échantillon de Culx.Tl.-1234, dans lequel x vaut 0,5 - la Figure 2(c) est un graphique montrant la dépendance vis-à-vis de la température de la résistivité électrique d'un échantillon de Cu1xTl-1234, dans lequel x vaut 0,6; - la Figure 3 est un diagramme montrant la température de transition de supraconduction portée en fonction de la
concentration x en T1 d'un échantillon de Cu1_xTlx-
1234; - la Figure 4 montre la relation entre la température et l'anisotropie de supraconduction (y = Xc/xb), obtenue à partir du rapport de susceptibilité magnétique d'un échantillon de Cu1xTlx-1234; - la Figure 5(a) est un diagramme de diffraction des rayons X montrant l'orientation (001) élevée d'un film mince de Cu1xTlx-1223; - la Figure 5(b) est un diagramme de diffraction des rayons X montrant l'orientation (001) élevée d'un film mince de CulxTlx-1234; - la Figure 5(c) est un diagramme de diffraction des rayons X montrant l'orientation des axes ab élevée d'un film mince de Cu 1.Tlx- 1234; - la Figure 6(a) est un diagramme montrant la dépendance vis-à- vis de la température de la résistivité électrique d'un film mince de CulxTl,-1223, avec Tc = 112K; - la Figure 6(b) est un diagramme montrant la dépendance vis-à-vis de la température de la résistivité électrique d'un film mince de Cu1_xTl,-1234, avec Tc = 115K; la Figure 7 est un diagramme de diffraction des rayons X d'un échantillon de poudre de Cu-1245 auquel on a donné une orientation d'axe c; - la Figure 8 représente la relation entre la température et l'anisotropie de supraconduction obtenue à partir du rapport de susceptibilité magnétique d'un échantillon de
Cu-1245 avec une orientation d'axe c.
La Figure 1 est un diagramme représentant un exemple d'une modèle d'une cellule unitaire cristalline d'un supraconducteur à température élevée, ayant une anisotropie de supraconduction faible, conformément à la présente invention. Si l'on se réfère au dessin, on peut voir qu'une cellule unitaire 1 comprend une paire d'une couche supraconductrice 2 et d'une couche 3 réservoir de charges disposée suivant l'axe c. La couche supraconductrice 2 possède cinq couches 4 de CuO2. Ces cellules unitaires, mesurant chacune environ 0,385 x 0,385 x 1,80 nm (3, 85 x 3,85 x 18,0 A), sont liées ensemble, de telle sorte que les couches 2 et 3 sont alternées pour constituer un supraconducteur à température élevée sous la forme d'un monocristal, d'un film ou d'une masse, selon l'application
particulière pour laquelle le supraconducteur sera utilisé.
Conformément à la présente invention, en augmentant l'épaisseur de la couche supraconductrice 2 ayant une structure stratifiée, la région d'incertitude des électrons de supraconduction (épaisseur) dans la direction de l'axe c est élargie conformément au principe d'incertitude, ce qui rend possible, en termes de structure cristalline, d'augmenter la longueur de cohérence c dans la direction de l'axe c, permettant à l'anisotropie de supraconduction y
d'être réduite à un très faible niveau.
De plus, une partie ou la totalité des atomes constituant la couche réservoir de charges est remplacée par des atomes donnant la supraconductivité, afin de métalliser ou de rendre supraconductrice la couche de réservoir de charges. Cependant, sur la base d'une autre conclusion provenant du principe d'incertitude, étant donné que la longueur de cohérence de supraconduction est proportionnelle à la vitesse de Fermi VF, métalliser la couche réservoir de charges ou la rendre supraconductrice élargit la composante VF dans la direction de l'axe c, ce qui, en termes de la structure électronique, augmente la longueur de cohérence Mc, permettant ainsi à l'anisotropie de supraconduction d'être réduite. Un oxyde de cuivre, représenté par la formule CulxMx(BalySry)2 (Cal.Lz)n- lCUnO2n.4-w (dans laquelle: - M est constitué par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par T1, Hg, Bi, Pb, Au, In, Sn, Ag, Mo, Re, Os, Cr, V, Fe et les éléments des lanthanides; - L est au moins l'un parmi Li, Na, Y, et les éléments des lanthanides; - O< x < 1, _ < y < 1 - O <z<l; - 0 < w < 4;et - 3 < n < 16) peut être cité comme exemple d'une composition préférée pour
le supraconducteur de la présente invention.
Dans le cas de cet oxyde de cuivre supraconducteur, le couplage entre la couche réservoir de charges et la couche supraconductrice du supraconducteur est renforcé par l'augmentation du nombre n de couches de (CalzLz)nlCunO2n, en métallisant la couche réservoir de charges (Cul-.M.) (BalySry)204-w liée à la couche supraconductrice, et également par la supraconductivité intrinsèque, initiale, de la couche réservoir de charges. Comme résultat, la région d'incertitude des électrons de supraconduction (épaisseur) dans la direction de l'axe c est élargie conformément au principe d'incertitude, ce qui augmente la longueur de
cohérence c et diminue l'anisotropie de supraconduction.
Dans le cas de certains supraconducteurs à oxyde de cuivre, la longueur de cohérence Oc peut être exprimée empiriquement par Oc = 0,32 (n-1) nm, ab = 1,6 nm, donnant une anisotropie de supraconduction y = ab/c = 5/(n-l), de telle sorte que, dans le cas de supraconducteurs dans lesquels n vaut trois ou davantage, si la concentration en porteurs est suffisante, une anisotropie de supraconduction
y < 4 peut être réalisée.
De plus, en ce qui concerne les supraconducteurs à oxyde de cuivre cidessus, le nombre de valence moyen du cuivre peut être exprimé comme étant Z = 2 + (4-2w)/(n-1) < 2 + 4/(n-1), et de n = 1 à 16, Z ne sera pas inférieur à 2,25, de telle sorte qu'une diminution de la concentration w des vacances d'oxygène permet un apport en support suffisant pour réaliser une anisotropie de supraconduction y < 4. De plus, cette invention peut être appliquée non seulement aux supraconducteurs à oxyde de cuivre, mais elle est universellement applicable à d'autres supraconducteurs ayant une structure stratifiée. Par exemple, un supraconducteur peut être utilisé, ayant une composition exprimée par CulxMx(BalymSryR.)2 (dans laquelle 0 < m < 1, et 0 < y + m < 1) formée par remplacement partiel de Ba dans la couche réservoir de charges de Cu1lxMx(BalySry)204-w du supraconducteur à oxyde de cuivre ci-dessus par un élément
des lanthanides.
Ce supraconducteur a une composition exprimée par la formule: CulxM( Baly-mSryRm) 2 (Cal_zLz)n-lCunO2n,4-w (dans laquelle: - M est au moins l'un parmi Tl, Hg, Bi, Pb, Au, In, Sn, Ag, Mo, Re, Os, Cr, V, Fe et les éléments des lanthanides; - R représente La, Pr, Ce ou Nd; - Lest au moins l'un parmi Li, Na, Y et les éléments des lanthanides; - 0 < x < 1; - 0 < y < 1; - O <z<l; - 0 < m < 1; - 0 < y +m <1 - 0 < w < 4;et
- 3 < n < 16).
Le supraconducteur à température élevée, à faible anisotropie de supraconduction, décrit ci-dessus, peut étre préparé par un procédé de non-équilibre connu, tel qu'une synthèse haute pression, un pressage à chaud, un traitement
HIP (traitement isostatique haute température - high-
temperature isostatic processing), une pulvérisation cathodique ou une ablation au laser. La cible de pulvérisation cathodique peut être une matière frittée, ayant la même composition que le supraconducteur devant être obtenu, ou bien une cible peut être formée de chacun des éléments devant être stratifiés en couches atomiques. On effectue la pulvérisation cathodique ou l'ablation au laser en utilisant par exemple un substrat monocristallin de SrTiO3, NdGaO3, LaA103, YSZ (ZrO2 stabilisé par Y) ou LaSrCaO4 ou similaires, à une température de substrat de 300 à 800 OC, et une pression d'oxygène de 1,3332 à 133,32 Pa (0,01 à 1 torr). Le nombre idéal de couches de CuO2 est celui de quatre à six, déterminé par le contrôle des rapports de composition des matières de départ, de la température de réaction, du temps de réaction, et d'autres conditions de ce type. Le supraconducteur à température élevée, à anisotropie de supraconduction faible, conformément à la présente invention, est caractérisé par une structure obtenue par le dépôt ou l'application des matières de départ pour le supraconducteur ci-dessus sur le substrat monocristallin décrit ci-dessus ou le substrat de film à cristaux orientés ci-dessus, qui sont ensuite scellés conjointement avec un agent favorisant la réaction pour Tl, etc. et un agent de stabilisation de la structure, dans une capsule en or, argent, Inconel, Hastelloy, alumine, AlN, BN ou autre métal ou matière céramique de ce type, résistant à l'oxydation, et chauffés à une température de 600 à 1100 C, pendant 0,01 à heures, pour obtenir de cette façon un monocristal ou un film à cristaux orientés, aligné au moins suivant l'axe a et l'axe c avec une densité de courant critique Jc élevée. La matière de départ pour le supraconducteur peut également être amenée sur le substrat monocristallin ou sur le substrat de film à cristaux orientés, lequel est ensuite scellé dans une capsule résistant à l'oxydation et chauffé à une température de 600 à 1100 C, sous une pression d'au moins 101 325 Pa (1 atmosphère), notamment de 101 325 Pa à 1 013 250 Pa (1 à atmosphères), pour synthétiser des matières supraconductrices en masse ou monocristallines, ayant une densité de courant critique Jc élevée, alignées au moins
suivant l'axe a et l'axe c.
En outre, on peut obtenir un supraconducteur à température élevée, à anisotropie de supraconduction faible, ayant une densité de courant critique Jc élevée avec des grains alignés au moins suivant l'axe a et l'axe c, en amenant une matière supraconductrice amorphe à la place de la matière de départ, sur le substrat, lequel est ensuite scellé dans une capsule résistant à l'oxydation et comprimé et
chauffé comme décrit ci-dessus.
Conformément à la présente invention, un supraconducteur à température élevée peut être obtenu, ayant une anisotropie de supraconduction y qu'on ne pouvait pas obtenir jusqu'ici, de 4 ou moins, ou même une anisotropie de supraconduction faible, quasi-isotrope, proche de 1, rendant par là possible de développer un fil, une matière en masse ou un dispositif à l'aide d'une matière supraconductrice à température élevée, ayant une longueur de cohérence élevée de Oc = 1 nm, faisant d'elle une matière idéale pour la
fabrication de dispositifs de Josephson de type multicouche-
jonctions, ayant une Jc élevée et une isotropie intrafaciale élevée. De plus, alors qu'il était jusqu'ici accepté par tous qu'une Tc élevée est étroitement liée à une anisotropie de supraconduction élevée (bidimensionalité), ce préjugé est vaincu par la présente invention, conformément à laquelle un supraconducteur à température élevée peut être obtenu, ayant une anisotropie de supraconduction qui est si faible qu'elle est proche de l'isotropie. En tant que tel, l'impact scientifique de la présente invention est majeur, et cette dernière fournit également un indicateur important en ce qui concerne l'élucidation du mécanisme de la supraconductivité
à température élevée.
Les exemples suivants décrivent des modes de réalisation préférés de la présente invention. Cependant, les exemples ne doivent pas être considérés comme limitatifs
de la portée de l'invention.
EXEMPLE 1
Des échantillons de Cul_,TlBa2Ca3Cu4012_ (Cu1xTl.-
1234), lequel parmi CulTlzBa2CanlCUO4.w, a la Tc la plus élevée, ont été préparés, à l'aide, comme matière de départ, d'un mélange des précurseurs Ba2Ca3Cu409, CuO et T1203 ajusté pour produire six mélanges avec un x de respectivement O, 0,25, 0,4, 0,5, 0,6 et 0,75. Pour contrôler la concentration en oxygène, Cu2O a été utilisé comme agent réducteur, et AgO, comme agent oxydant. Les échantillons ont été préparés par chauffage des mélanges pendant 1 à 3 heures, à une
température de 900 à 1100C, sous une pression de 3 GPa.
La Figure 2 montre la relation entre la température et la résistivité électrique des échantillons, en ce qui concerne les échantillons dans lesquels x vaut 0,4 dans le cas de la Figure 2(a), 0,5 dans le cas de la Figure 2(b), et 0,6 dans le cas de la Figure 2(c). Dans l'état brut de frittage, les échantillons à concentration en oxygène élevée (concentration en porteurs élevée) ont présenté une Tc de 123 K (Figures 2(a), 2(b), 2(c)), les échantillons recuits ayant une concentration en porteurs optimale, présentant la
Tc la plus élevée de 126 K (Figure 2(a)).
Comme représenté sur la Figure 3, tous les échantillons, dans lesquels x se situait dans la plage de 0 < x < 1, avaient une Tc se situant dans la plage de 118 K à 126 K. Egalement, comme représenté sur la Figure 4, des échantillons dans lesquels x valait 0,4 ont pu recevoir une anisotropie de supraconduction y < 4 à 20 à 40 K. Les valeurs d'anisotropie de supraconduction présentées ici ont été obtenues sur la base d'échantillons dopés par une quantité optimale de porteurs pour élever la Tc. Les supraconducteurs ayant une anisotropie de supraconduction encore inférieure peuvent être obtenus par augmentation de la
concentration en porteurs.
EXEMPLE 2
CulxTlx-1234 de l'Exemple 1 et Cu1.xTl Ba2Ca2Cu3010-w (CulxTlx- 1223) ont été préparés à l'aide d'un procédé de pressage à chaud basse pression (jusqu'à 1 GPa) à productivité élevée. La concentration en oxygène a été réglée à l'aide de Cu2O comme agent réducteur et AgO comme agent oxydant. En utilisant un x de 0,25, 0,4, 0,5, 0,6 et 0,75, des échantillons frittés ayant une Tc se situant dans la plage de 110 K à 125 K ont été obtenus. Les supraconducteurs frittés ainsi obtenus sont attendus manifester la même anisotropie de supraconduction y < 4 que celle obtenue à l'aide du procédé de synthèse haute pression
de l'Exemple 1.
EXEMPLE 3
Une cible de Ba2Ca2Cu406 ou de Ba2Ca2Cu501O a été utilisée pour former un film amorphe sur un substrat de
SrTiO3, NdGaO3, LaAlO3, YSZ (ZrO2 stabilisé par Y) ou LaSrGaO4.
Le film amorphe, conjointement avec une pastille de Tlx-1223 ou Tl1-1234 (x = 0,1 à 2), a ensuite été introduit dans une capsule scellée d'Au, Ag, Inconel, Hastelloy, alumine, AlN, BN ou similaires, et chauffé à une température de 700 à 920 C pendant 0,5 minute à 10 heures, pour donner des films minces de Cu1_Tlx-1234 et CulxTlx-1223. A partir de la Figure 5, on peut voir que ces films minces ont présenté de bonnes propriétés en ce qui concerne les échantillons alignés suivant l'axe c et alignés suivant les axes ab. Comme représenté sur la Figure 6, les films minces de Cu1_,Tlx-1223 et CulxTlx-1234 ont présenté une Tc de respectivement 112 K et 115 K. Comme dans le cas du supraconducteur en masse, une anisotropie de supraconduction y < 4 peut être attendue de
ces films minces.
EXEMPLE 4
En ce qui concerne (CulxTlx) (BalySry) Can_ 1CunO2n+4.w, des échantillons ont été préparés au moyen du même procédé de synthèse que dans l'Exemple 1, à l'aide, comme matière de départ, d'un mélange du précurseur de (Ba1l ySry)2Ca2Cu307 ou (Ba1_ySry)2Ca3Cu409 avec des quantités appropriées de T1203 et CuO ou Cu2O (avec AgO comme oxydant lorsqu'il y a peu de T1203), pour donner (CulxTl,)-1223 et (CulxTl.)-1234, dans lequel x était de 0,25 à 0,75 et y était
de 0,25, 0,5 ou 0,75.
EXEMPLE 5
En oe qui CxaXroe (CU1.TlX)Ba2(Calc.Lz)n-lCu02n+4-w, des échantillons ont été préparés à l'aide, comme matière de départ, d'un mélange du précurseur Ba2( CalzLiz)2Cu307 ou Ba2(CalzLi,)3Cu407 et de T1203 et de CuO ou Cu2O, en ajoutant AgO comme oxydant s'il y avait peu de T1203. L'addition de Li a légèrement diminué la Tc, mais une Tc d'au moins 100 K a pu être obtenue. Comme dans le remplacement de Cu par Tl, le remplacement de Li par des sites de Ca a favorisé la réaction, a été efficace pour abaisser la température de
réaction et a servi a diminuer la concentration en Tl.
EXEMPLE 6
En ce qui concerne (CulxHgx)B a2Can1CunO2n+4-w, des échantillons ont été préparés à l'aide d'une synthèse haute pression de compositions Cu1,.Hg.-1223, 1234 et 1245 avec un x de 0,25, 0,5 et 0,75, conduisant à un supraconducteur Cu05Hg0o5-1223 présentant une Tc de 120 K et un y de 4,0. Il serait possible d'améliorer encore la Tc et de diminuer l'anisotropie de supraconduction par optimisation de la
concentration en porteurs.
EXEMPLE 7
En ce qui concerne (CulxMx)Ba2CanlCunO2n+4-w dans lequel M était Ag, Au, Bi, Pb, In, Sn, B, C, N, S, V, Cr, Mo, Re, Os ou Fe, une composition a été obtenue laquelle, pour n = 3 et 4, était sensiblement mono- phase dans la région des x < 0,25. La Tc était inférieure dans le cas d'une valeur de x > O. Par conséquent, ces éléments de remplacement sont efficaces pour former des centres de pinning de flux
magnétique, et comme tels sont d'importance pratique.
EXEMPLE 8
Cul-xMx(Bal-y-mSryRm)2(Cal-zLz)nlCuno2n+4-w, o M était T1, et R était La, Pr, Ce ou Nd, y = O et m < 0,25, a présenté une Tc inférieure à celles des échantillons dans lesquels m = O. Ces éléments de remplacement sont efficaces pour
former des centres de pinning de flux magnétique.
EXEMPLE 9
Des échantillons ont été préparés ayant cinq couches de CuO2 de CuBa2Ca4Cus014_y(Cu-1245) obtenues par mélange du précurseur Ba2Ca3Cu50y ou Ba2Ca4Cu50y avec une quantité appropriée d'AgO et chauffage des préparations à une température de 1100 à 1150 C, pendant 1 à 5 heures, sous une pression de 3 à 4,5 GPa. Comme représenté sur la Figure 7, le composant principal des échantillons ainsi obtenus était la phase Cu1245. La Tc était de 115 K, et l'anisotropie de supraconduction, telle que mesurée à partir du rapport de susceptibilité magnétique, était de y = 1,9, comme représenté sur la Figure 8. Celle-ci était supérieure à la valeur estimée de 1,3, mais il serait possible de réduire encore l'anisotropie de supraconduction en augmentant la
concentration en oxygène et la concentration en porteurs.
Claims (5)
1 - Supraconducteur à température élevée, ayant une anisotropie de supraconduction faible, comprenant une structure stratifiée bidimensionnelle de cellules unitaires cristallines (1), chacune constituée par une paire faite d'une couche supraconductrice (2) et d'une couche réservoir de charges (3), disposée perpendiculairement sur la couche supraconductrice, dans lequel au moins une partie des atomes constituant la couche réservoir de charges est remplacée par des atomes conférant de la supraconductivité, ce qui métallise ou rend supraconductrice la couche réservoir de charges, et l'épaisseur de la couche supraconductrice est accrue, en conséquence de quoi, la longueur de cohérence dans la direction de l'épaisseur est accrue sur la base du principe d'incertitude, l'anisotropie de supraconduction se
trouvant ainsi diminuée.
2 - Supraconducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un supraconducteur à oxyde de cuivre, ayant la composition exprimée par la formule: CulxM.(Bal_ySry)2 (Cal_.Lz.)- lCUn02n.4-w (dans laquelle: - M est au moins l'un parmi T1, Hg, Bi, Pb, Au, In, Sn, Ag, Mo, Re, Os, Cr, V, Fe et les éléments des lanthanides; - L est au moins l'un parmi Li, Na, Y et les éléments des lanthanides - O< x < 1; - O < y < 1; 0 < z < 1; - 0 < w < 4;et
- 3 < n < 16).
3 - Supraconducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il a une composition exprimée par la formule: Cul_xMx(Bal-y-mSryR.)2 (Cal_zLz)rnlCunO2n.4-w (dans laquelle: - M est au moins l'un parmi Tl, Hg, Bi, Pb, Au, In, Sn, Ag, Mo, Re, Os, Cr, V, Fe et les éléments des lanthanides; - R représente La, Pr, Ce ou Nd; - L est au moins l'un parmi Li, Na, Y et les éléments des lanthanides; - O <x<l; 0 < y <1; - O <z<l; 0 < m < 1; 0 < y + m <1 0 <y+m<l 0 < w < 4; et
3 < n < 16).
4 - Procédé de fabrication d'un supraconducteur à température élevée, ayant une anisotropie de supraconduction faible, constitué par un monocristal ou un film à cristaux orientés, aligné au moins suivant l'axe a et l'axe c, avec une densité de courant critique Jc élevée, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations consistant à amener la composition supraconductrice telle que définie à la revendication 2 ou 3 sur un substrat, à sceller le substrat dans une capsule résistant à l'oxydation, et à le chauffer dans un état scellé à une température de 600 à
11000C, pendant 0,01 à 10 heures.
5 - Procédé de fabrication d'un supraconducteur à température élevée ayant une anisotropie de supraconduction faible, constitué par un monocristal ou un supraconducteur en masse, aligné avec au moins l'axe a et l'axe c, avec une densité de courant critique Jc élevée, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations consistant à amener la composition supraconductrice telle que définie à la revendication 2 ou 3 sur un substrat, à sceller le substrat dans une capsule résistant à l'oxydation, et à le soumettre à une pression d'au moins 101325 Pa (une atmosphère).
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