KR20210062550A - Mehtod of manufacturing ceramic composite with low resistance including superconductors and the composite thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention discloses a method for manufacturing a low-resistance ceramic compound containing a superconductor and a compound thereof. The method for manufacturing the low-resistance ceramic compound containing the superconductor according to the present invention comprises: a step (S1) in which elements represented by the chemical formula 1 are sealed in a vacuum state and heated to synthesize a ceramic precursor; and a step (S2) in which a ceramic compound is obtained by removing a crystalline portion of the ceramic precursor. In the chemical formula 1, M_a(Cu_(1-x)Fe_x)_(1-a)(Ch)_b(D)_c, M is a transition metal (Mn, Cr, V, or Fe), typical element (Pb, Sn, Hg), lanthanide (Y, or La) or a combination thereof, Ch (chalcogen, chalcogen element) is O, S, Se, Te, Po or a combination thereof, D is P, As, Sb, Bi or a combination thereof, a is 0.1-0.9, x is 0-0.4, b is 1-3 and c is 0-0.5. According to the present invention, there is an effect that resistivity properties much lower than conventional resistivity properties by including the superconductor can be exhibited.

Description

초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법 및 그 화합물{Mehtod of manufacturing ceramic composite with low resistance including superconductors and the composite thereof}TECHNICAL FIELD [Method of manufacturing ceramic composite with low resistance including superconductors and the composite thereof]

본 발명은 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법 및 그 화합물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초전도체를 포함하여 기존 비저항보다 훨씬 더 낮은 비저항 특성을 발휘할 수 있는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법 및 그 화합물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a low-resistance ceramic compound including a superconductor and a compound thereof, and more particularly, to a low-resistance ceramic compound including a superconductor capable of exhibiting much lower specific resistance than the conventional specific resistance, including a superconductor. It relates to a manufacturing method and a compound thereof.

현대는 전기,전자의 시대로 불리울 만큼 전자를 다루는 기술에 있어서는 엄청난 진보를 거듭해 왔다. 그 근원적인 측면은 물론 발전, 송전, 배전에 기반한 전력의 충분한 전력의 공급에 있으며, 전력을 저장 할 수 있는 매체인 일차전지, 이차전지 및 무선 전력 송수신의 기술에 까지 발전 하여 현대의 엄청난 발전을 이루어내는 원동력이 되었다.The modern era has made tremendous progress in the technology of handling electrons as it is called the era of electricity and electronics. In addition to its fundamental aspects, it is in the supply of sufficient electric power based on power generation, transmission, and distribution, and has developed into the technology of primary battery, secondary battery, and wireless power transmission and reception, which are media that can store power, leading to tremendous development in the modern era. It became the driving force to achieve it.

그러나 최근 대두된 환경, 에너지의 문제들에 대한 대안 마련과 반도체의 고직접화/ 고밀도화의 문제로 나타나는 효율저하의 문제 등을 해결하는 문제들은 근원적으로 기존의 구리, 금과 같은 저저항 물질의 사용으로 해결해 오던 방식을 새로이 대체/해결 할 물질을 찾아내어야 한다는 데에까지 이르렀다.However, the problems that solve the problem of lowering efficiency, which appears as a problem of high direct/high density of semiconductors and the preparation of alternatives to the recently emerged environmental and energy problems, are fundamentally the use of low-resistance materials such as copper and gold. It has come to the point that it is necessary to find a new substance to replace/solve the method that had been solved with.

그에 대한 접근으로 관심을 끌었던 분야가 고온 초전도 분야 이며, 이는 1986년, 베드노르츠(Bednorz) 및 물러(Muller)는, 이전에 달성된 것들에 비해 현저히 더 높은 임계 온도 (Tc)를 갖는 초전도성 물질의 새로운 부류를 발표하면서 고체 물리학 커뮤니티를 놀라게 하였다 [Bednorz, et al, ZPhys B 64, 189 (1986)] 이들 물질은 완충제 양이온에 의해 분리된 산화구리 층으로 이루어진 세라믹이다. 베드노르츠 및 물러의 원래의 화합물 (LBCO)에서, 완충제 양이온은 란타넘 및 바륨이다 이들의 작업에 의해 고무받고 압력 하에 그 자체의 임계 온도 측정을 동기로 하여, 폴 추(Paul Chu)는, 완충 이온이 이트륨 및 바륨인 유사한 물질을 합성하였다 이 물질은 YBCO이며, 액체 질소의 비점 (77K) 초과의 Tc를 갖는 최초의 초전도체이다 [Wu, et al, Phys Rev Lett 58, 908 (1987)] An area of interest with this approach is the field of high-temperature superconducting, which in 1986, Bednorz and Muller, superconducting materials with significantly higher critical temperatures (Tc) compared to those previously achieved. [Bednorz, et al, ZPhys B 64, 189 (1986)] These materials are ceramics composed of layers of copper oxide separated by buffer cations. In the original compound of Bednotz and Muller (LBCO), the buffer cations are lanthanum and barium. Encouraged by their work and motivated by their own critical temperature measurements under pressure, Paul Chu said, Similar materials were synthesized with the buffering ions yttrium and barium. This material is YBCO and is the first superconductor with a Tc above the boiling point (77K) of liquid nitrogen [Wu, et al, Phys Rev Lett 58, 908 (1987)].

그와 더불어 지금까지 보고된 최고의 임계 온도는, 155GPa의 압력에서 황화수소가 나타내는 203.5K으로 [Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system. Nature 525, 73 (2015).] 세라믹의 한계인 깨짐성이나 부서짐등과 같은 한계를 극복하고 저저항의 특성을 상용화하여 사용하기에는 아직 기술 개발의 여지가 많다.With him The highest critical temperature reported so far is 203.5K, which hydrogen sulfide exhibits at a pressure of 155 GPa [Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system. Nature 525, 73 (2015).] There is still a lot of room for technology development in order to commercialize and use the characteristics of low resistance after overcoming the limitations of ceramics such as cracking and cracking.

한편 태양광 소자등과 같은 물질에 들어가는 원재료들은 UV 투과성과 함께 저저항의 특성을 함께 갖고 있어야 하는 특성이 있어 다종의 세라믹 재질 중 여러 조합의 원소들을 확인 해오고 있다. 이러한 소자들 역시 저저항의 특성이 에너지 효율을 증대 시키는데 매우 중요한 역할을 하게되며, 재료의 저저항성은 매우 중요한 테마 중의 하나이다.On the other hand, raw materials used in materials such as solar devices have characteristics of having low resistance as well as UV transmittance, so elements of various combinations have been identified among various types of ceramic materials. These devices also play a very important role in increasing energy efficiency with their low resistance characteristics, and the low resistance of materials is one of the very important themes.

특히, 칼코젠 원소와 금속으로 이루어진 물질 중, 많은 물질들이 음이온과 양이온이 8면체를 이루도록 규칙적으로 배열된 암염(rock-salt) 구조를 형성하는데, 이들 중 대부분이 전형적인 좁은 밴드갭을 가진 반도체 물질(narrow band gap semiconductor)로서, 광전자학(optoelectronics) 분야에서 많이 연구되고 있다.Particularly, among materials composed of chalcogen elements and metals, many materials form a rock-salt structure in which anions and cations are regularly arranged to form an octahedron, most of which are typical semiconductor materials with a narrow band gap. As a (narrow band gap semiconductor), a lot of research is being conducted in the field of optoelectronics.

여기서 이 물질들의 비저항(resistivity)은 중요한 요소이며, 여러 가지 구성원소(substituent)나 첨가물(dopant)을 사용하여 비저항을 낮추기 위한 연구가 많이 진행되었으나 한계가 있었다.Here, the resistivity of these materials is an important factor, and many studies have been conducted to lower the resistivity by using various substituents or dopants, but there are limitations.

본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 초전도체를 포함하여 기존 비저항보다 훨씬 더 낮은 비저항 특성을 발휘할 수 있는 저저항 세라믹화합물의 제조방법을 제공하는 것이다.The first technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a low-resistance ceramic compound, including a superconductor, capable of exhibiting a specific resistance property that is much lower than that of the existing specific resistance.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 초전도체를 포함하여 기존 비저항보다 훨씬 더 낮은 비저항 특성을 발휘할 수 있는 저저항 세라믹화합물을 제공하는 것이다.In addition, a second technical problem to be solved by the present invention is to provide a low-resistance ceramic compound capable of exhibiting a specific resistance property that is much lower than that of the existing specific resistance, including a superconductor.

본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 아래 화학식 1에 의한 원소들을 진공상태로 밀봉하여 가열하여 세라믹전구체를 합성하는 단계(S1)와, 상기 세라믹전구체의 결정질 부분을 제거하여 세라믹화합물을 수득하는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법을 제공한다.The present invention is to solve the above-described first technical problem, the elements according to the following formula (1) in a vacuum state Preparation of a low-resistance ceramic compound including a superconductor comprising the step of sealing and heating to synthesize a ceramic precursor (S1), and removing the crystalline portion of the ceramic precursor to obtain a ceramic compound (S2). Provides a way.

<화학식 1><Formula 1>

Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b(D)c M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b (D) c

(M: 전이금속(Mn, Cr, V, 또는 Fe), 전형원소(Pb, Sn, Hg), 란탄계(Y, 또는 La), 또는 이들의 조합이고, (M: transition metal (Mn, Cr, V, or Fe), typical elements (Pb, Sn, Hg), lanthanide (Y, or La), or a combination thereof,

Ch(chalcogen, 칼코젠 원소) : O, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합이며,Ch (chalcogen, chalcogen element): O, S, Se, Te, Po, or a combination thereof,

D : P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합이며,D: P, As, Sb, Bi or a combination thereof,

a : 0.1~0.9 이고, a: 0.1~0.9,

x : 0~0.4 이며, x: 0~0.4,

b : 1~3 이고, b: 1 to 3,

c : 0~0.5 임)c: 0~0.5)

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 세라믹전구체는 결정질과 비정질을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ceramic precursor may include crystalline and amorphous.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 결정질은 반자성이나 약 상자성(diamagnetic or weak paramagnetic)을 띠는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the crystalline material may be diamagnetic or weak paramagnetic.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 결정질은 징크-블랜드(Zinc-Blende, ZB) 구조 또는 암염(Rock-salt, RS)구조에 징크-블랜드 구조가 겹쳐진 하프-호이슬러(Half-Heusler, HH) 또는 호이슬러(Heusler, HR) 구조인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the crystalline material is a zinc-blend (ZB) structure or a rock-salt (RS) structure with a zinc-blend structure superimposed on a half-Heusler (HH) structure. ) Or a Heusler (HR) structure.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 징크-블랜드 또는 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조의 중심원소는 화학식 1에서 M 또는 D인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the central element of the zinc-blend or half-Heisler or Heisler structure may be M or D in Formula 1.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 비정질은 강자성 특성(ferromagnetic)을 갖는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the amorphous material may have ferromagnetic properties.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 비정질의 함량은 자력으로 분리 한 특성에 의해 20 ~ 100wt%인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the amorphous content may be in the range of 20 to 100 wt% due to magnetic separation characteristics.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 S2단계에서 비정질 물질의 함량을 20 내지 100 중량%인 것을 자력으로 분리하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in step S2, the content of 20 to 100% by weight of amorphous material may be separated by magnetic force.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 분리는 전구체를 분쇄하여 분말도를 높여가며 복수회 수행하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the separation may be performed a plurality of times while increasing the powderiness by pulverizing the precursor.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 S1단계의 가열 온도는 550 내지 1100℃인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the heating temperature in step S1 may be 550 to 1100°C.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 S1단계의 가열 시간은 10 내지 100시간인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the heating time in step S1 may be 10 to 100 hours.

한편, 본 발명은 상술한 제조방법에 의하하여 제조되는 것을 특징으로 하는 저저항 세라믹화합물을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a low-resistance ceramic compound, characterized in that manufactured by the above-described manufacturing method.

또 한편, 본 발명은 하기 화학식 1에 의한 조성을 갖는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a low-resistance ceramic compound including a superconductor having a composition represented by the following formula (1).

<화학식 1><Formula 1>

Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b(D)c M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b (D) c

(M: 전이금속(Mn, Cr, V, 또는 Fe), 전형원소(Pb, Sn, Hg), 란탄계(Y, 또는 La), 또는 이들의 조합이고, (M: transition metal (Mn, Cr, V, or Fe), typical elements (Pb, Sn, Hg), lanthanide (Y, or La), or a combination thereof,

Ch(chalcogen, 칼코젠 원소) : O, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합이며,Ch (chalcogen, chalcogen element): O, S, Se, Te, Po, or a combination thereof,

D : P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합이며,D: P, As, Sb, Bi or a combination thereof,

a : 0.1~0.9 이고, a: 0.1~0.9,

x : 0~0.4 이며, x: 0~0.4,

b : 1~3 이고, b: 1 to 3,

c : 0~0.5 임)c: 0~0.5)

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 세라믹전구체는 결정질과 비정질을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ceramic precursor may include crystalline and amorphous.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 결정질은 반자성이나 약 상자성(diamagnetic or weak paramagnetic)을 띠는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the crystalline material may be diamagnetic or weak paramagnetic.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 결정질은 징크-블랜드 구조 또는 암염 구조에 징크-블랜드 구조가 겹쳐진 하프-호이슬러(Half-Heusler, HH) 또는 호이슬러(Heusler, HR) 구조인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the crystalline material may be a zinc-blend structure or a half-Heusler (HH) or Heusler (HR) structure in which a zinc-blend structure is superimposed on a rock salt structure. .

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 징크-블랜드, 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조의 중심원소는 화학식 1에서 M 또는 D인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the central element of the zinc-blend, half-Heisler or Heisler structure may be M or D in Formula 1.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 비정질은 강자성 특성(ferromagnetic)을 갖는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the amorphous material may have ferromagnetic properties.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 비정질의 함량은 자력으로 분리 한 특성에 의해 20 ~ 100 wt%인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the amorphous content may be from 20 to 100 wt% due to magnetic separation characteristics.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 비정질을 자력으로 분리한 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the amorphous material may be separated by magnetic force.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 분리는 세락믹화합물의 분말도를 높여가며 복수회 수행한 것일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the separation may be performed multiple times while increasing the fineness of the ceramic compound.

본 발명에 따르는 세라믹화합물에 의하면, 초전도체를 포함하므로 기존 비저항보다 훨씬 더 낮은 비저항 특성을 발휘할 수 있는 효과가 있다.According to the ceramic compound according to the present invention, since it contains a superconductor, there is an effect of exhibiting a specific resistance property that is much lower than that of the existing specific resistance.

도 1은 본 발명에 따르는 세라믹화합물의 결정구조를 입체적으로 보여주는 그림이고,
도 2는 본 발명에 따르는 세라믹화합물 전구체의 XRD그래프(a)와 암염(RS) 구조의 납설파이드의 금속 치환된 재료의 시뮬레이션 XRD(metal-substituted PbS의 XRD simulation) 그래프(b)와 비교하기 위하여 하나의 그래프에 표시한 것(c)이며,
도 3은 본 발명에 따르는 세라믹화합물 전구체에서 결정질 부분을 순차적으로 제거하며 측정한 XRD그래프로서 (a) 세라믹화합물전구체, (b) 실시예에 의해 1차분리한 세라믹화합물, (c) 실시예에 의해 2차분리한 세라믹화합물의 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따르는 PbS에 대한 XRD 시뮬레이션 결과 그래프로서, (a) 납설파이드(PbS)의 완전 결정체 구조이고, (b) 황 - 결함(S - defect)이며, (c)PbS0.5인 경우의 그래프이며,
도 5는 본 발명의 주된 피크 3개에 대한 2θ와 밀러 인덱스(Miller Index)값이고,
도 6은 본 발명에 따르는 세라믹화합물의 결정질 구조로서 4a: S, 4b: Pb, 4c: Cu이 치환된 구조이며, (a) 암염(RS) 구조, (b) 징크-블랜드(ZB) 구조, (c) 하프-호이슬러 구조(HH)를 보여주는 도면이며,
도 7은 본 발명의 실시예에 따르는 시료의 I-V 그래프인데, 일반적인 초전도체는 I-V 그래프에서 평편한 구간(전류 증감에 따른 일정한 전압 구간)이 존재하는, 초전도체와 비초전도체와의 혼합물에서 초전도체의 함량이 적으면 평평한 구간이 관찰되지 아니한 경우를 나타내고(감지할 수 있는 초전도체의 함유량 한계치(limit) : MAMMA는 >10-9 V%, 자화율은 >10-2 V%, I-V는 drop(전이)만 관찰시 >~20 V%, zero 저항 관찰시 >~40 V% 부피%의 한계치는 다음 논문을 참고함, Search for Superconductivity in Micrometeorites, Nature(Sci. Rep.) 4, 7333 (2014), Electrical Transport and Lowered Percolation Threshold in YBa2Cu3O7-δ-Nano-YBa2ZrO5.5 Composites, Inter. J. Supercond., 768714 (2014), SmBa2NbO6 Nanopowders, an Effective Percolation Network Medium for YBCO Superconductors, ADV MATER SCI ENG, 578434 (2013), Electrical transport and superconductivity in Au-YBa2Cu3O7 percolation system, Phys. Rev. B38, 776(1988)),
도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 시료의 초전도체를 나타내는 자화율 데이터 패턴을 보여주며,
도 9는 통상적인 초전도체가 가지는 MAMMA의 패턴을 보여주는 그래프로서, 시료의 MAMMA 데이터로서, 증가후 감소(a), 증가->감소->증가->감소(b), 감소 후 증가(c), 감소(d)이고,
도 10은 본 발명의 실시예에 따르는 시료의 상온 부근에서 MAMMA 데이터를 표준화 한 그래프로서, peak로 표시된 점이 실제 데이터이며, 일반적으로 분광학에서 peak 모양의 데이터 값을 얻게 되면, 그것의 정확한 그래프 모양(profile)을 보기 위하여 적절하게 프로파일화(fitting)하는데, 이때 사용하는 프로파일화 기능(fitting function)이 가우시안(gaussian)과 로렌츠(lorentzian)가 있으며, 가우시안은 좌우대칭의 peak 모양에 사용하며, 로렌츠는 비대칭 모양에 사용하게 되는데, 일반적으로, 분광학에서는 여러 가지 이유로 인해 peak이 대칭보다는 약간이라도 비대칭으로 나오게 되므로, lorentzian function하여 프로파일링한 것이다.
1 is a diagram showing the crystal structure of a ceramic compound according to the present invention in three dimensions,
2 is an XRD graph (a) of a ceramic compound precursor according to the present invention and a simulation of a metal-substituted material of lead sulfide having a rock salt (RS) structure. It is displayed on one graph (c),
3 is an XRD graph measured by sequentially removing a crystalline portion from a ceramic compound precursor according to the present invention. It is a graph of the ceramic compound that is secondarily separated by
Figure 4 is a graph of the XRD simulation results for PbS according to the present invention, (a) a complete crystal structure of lead sulfide (PbS), (b) sulfur-defect (S-defect), (c) PbS0.5 It is a graph of the case,
5 is a 2θ and Miller index values for the three main peaks of the present invention,
6 is a crystalline structure of the ceramic compound according to the present invention, which is a structure in which 4a: S, 4b: Pb, 4c: Cu is substituted, (a) a rock salt (RS) structure, (b) a zinc-blend (ZB) structure, (c) It is a diagram showing a half-Hoisler structure (HH),
7 is an IV graph of a sample according to an embodiment of the present invention, in which a general superconductor has a flat section (a constant voltage section according to an increase or decrease of current) in the IV graph, and the content of a superconductor in a mixture of a superconductor and a non-superconductor is If it is less, it indicates that no flat section is observed (limit of detectable superconductor content: >10 -9 V% for MAMMA, >10 -2 V% for susceptibility, and only drop (transition) is observed for IV. For >~20 V%, when observing zero resistance >~40 V%, refer to the following paper for the limit of volume %, Search for Superconductivity in Micrometeorites, Nature (Sci. Rep.) 4, 7333 (2014), Electrical Transport and Lowered Percolation Threshold in YBa2Cu3O7-δ-Nano-YBa2ZrO5.5 Composites, Inter.J. Supercond., 768714 (2014), SmBa2NbO6 Nanopowders, an Effective Percolation Network Medium for YBCO Superconductors, ADV MATER SCI ENG, 578434 (2013), Electrical transport and superconductivity in Au-YBa2Cu3O7 percolation system, Phys. Rev. B38, 776(1988)),
8 shows a susceptibility data pattern showing a superconductor of a sample according to an embodiment of the present invention,
9 is a graph showing a pattern of MAMMA of a conventional superconductor, as MAMMA data of a sample, which decreases after increasing (a), increases -> decreases -> increases -> decreases (b), increases after decrease (c), Is decrease (d),
FIG. 10 is a graph in which MAMMA data is standardized near room temperature of a sample according to an embodiment of the present invention, and the point indicated by a peak is the actual data. In general, when a peak-shaped data value is obtained in spectroscopy, the exact graph shape ( Profile) is appropriately profiled (fitting), and the profiling functions used are Gaussian (gaussian) and Lorentzian (lorentzian), and Gaussian is used for a symmetrical peak shape, and Lorentz is It is used for an asymmetric shape. In general, in spectroscopy, the peak is slightly asymmetric rather than symmetric for various reasons, so it is profiled with a lorentzian function.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

다만, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. However, it should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하며, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이며, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하고, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as generally understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, and is excessively comprehensive. When the technical term used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the idea of the present invention, the technical term used in the present invention is a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. It should be replaced and understood, and the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning, and the singular number used in the present invention The expression of the expression includes a plurality of expressions unless clearly defined otherwise in the context, and in the present invention, terms such as "consisting of" or "comprising" necessarily include all of the various elements or various steps described in the present invention. It should not be construed as, and some of the components or some steps may not be included, or it should be construed as that it may further include additional components or steps. If it is determined that the detailed description may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명에 따르는 세라믹화합물의 결정구조를 입체적으로 보여주는 그림이고, 도 2는 본 발명에 따르는 세라믹화합물 전구체의 XRD그래프(a)와 암염(RS) 구조의 납설파이드의 금속 치환된 재료의 시뮬레이션 XRD(metal-substituted PbS의 XRD simulation) 그래프(b)와 비교하기 위하여 하나의 그래프에 표시한 것(c)이며, 도 3은 본 발명에 따르는 세라믹화합물 전구체에서 결정질 부분을 순차적으로 제거하며 측정한 XRD그래프로서 (a) 세라믹화합물전구체, (b) 실시예에 의해 1차분리한 세라믹화합물, (c) 실시예에 의해 2차분리한 세라믹화합물의 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따르는 PbS에 대한 XRD 시뮬레이션 결과 그래프로서, (a) 납설파이드(PbS)의 완전 결정체 구조이고, (b) 황 - 결함(S - defect)이며, (c)PbS0.5인 경우의 그래프이며, 도 5는 본 발명의 주된 피크 3개에 대한 2θ와 밀러 인덱스(Miller Index)값이고, 도 6은 본 발명에 따르는 세라믹화합물의 결정질 구조로서 4a: S, 4b: Pb, 4c: Cu이 치환된 구조이며, (a) 암염(RS) 구조, (b) 징크-블랜드(ZB) 구조, (c) 하프-호이슬러 구조(HH)를 보여주는 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따르는 시료의 I-V 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 시료의 초전도체를 나타내는 자화율 데이터 패턴을 보여주며, 도 9는 통상적인 초전도체가 가지는 MAMMA의 패턴을 보여주는 그래프로서, 시료의 MAMMA 데이터로서, 증가후 감소(a), 증가->감소->증가->감소(b), 감소 후 증가(c), 감소(d)이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따르는 시료의 상온 부근에서 MAMMA 데이터를 표준화 한 그래프인데, 이를 참고한다.1 is a diagram showing the crystal structure of a ceramic compound according to the present invention in three dimensions, and FIG. 2 is an XRD graph (a) of a ceramic compound precursor according to the present invention and a metal-substituted material of lead sulfide having a rock salt (RS) structure. Simulation XRD (XRD simulation of metal-substituted PbS) graph (b) is shown in one graph (c) to compare, Figure 3 is measured by sequentially removing the crystalline portion from the ceramic compound precursor according to the present invention As an XRD graph, (a) a ceramic compound precursor, (b) a ceramic compound first separated according to the Example, and (c) a graph of a ceramic compound secondarily separated according to the Example, and FIG. 4 is a PbS according to the present invention. As a graph of the XRD simulation results for, (a) a complete crystal structure of lead sulfide (PbS), (b) a sulfur-defect (S-defect), and (c) a graph in the case of PbS 0.5, and FIG. 5 is 2θ and Miller index values for the three main peaks of the invention, and FIG. 6 is a crystalline structure of the ceramic compound according to the present invention, in which 4a: S, 4b: Pb, 4c: Cu is substituted, ( a) a rock salt (RS) structure, (b) a zinc-blend (ZB) structure, (c) a half-Heisler structure (HH), and FIG. 7 is an IV graph of a sample according to an embodiment of the present invention. , FIG. 8 shows a susceptibility data pattern representing a superconductor of a sample according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a graph showing a pattern of MAMMA of a typical superconductor. ), increase->decrease->increase->decrease (b), increase after decrease (c), decrease (d), and FIG. 10 is a graph of standardizing MAMMA data near room temperature of a sample according to an embodiment of the present invention But refer to this.

본 발명에 따르는 저저항 세라믹화합물의 제조방법은 아래 화학식 1에 의한 원소들을 진공상태로 밀봉하여 가열하여 세라믹전구체를 합성하는 단계(S1)와, 상기 세라믹전구체의 비정질을 제거하여 세라믹화합물을 수득하는 단계(S2)를 포함하는 특징이 있다.The method for preparing a low-resistance ceramic compound according to the present invention includes the steps of synthesizing a ceramic precursor by sealing and heating the elements according to the following formula (1) in a vacuum state (S1), and removing amorphous material from the ceramic precursor to obtain a ceramic compound. There are features including step S2.

<화학식 1><Formula 1>

Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b(D)c M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b (D) c

(M: 전이금속(Mn, Cr, V, 또는 Fe), 전형원소(Pb, Sn, Hg), 란탄계(Y, 또는 La), 또는 이들의 조합이고, Ch(chalcogen, 칼코젠 원소) : O, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합이며, D : P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합이며, a : 0.1~0.9 이고, x : 0~0.4 이며, b : 1~3 이고, c : 0~0.5 임)(M: transition metal (Mn, Cr, V, or Fe), typical elements (Pb, Sn, Hg), lanthanide (Y, or La), or a combination thereof, and Ch (chalcogen, chalcogen element): O, S, Se, Te, Po, or a combination thereof, D: P, As, Sb, Bi or a combination thereof, a: 0.1 to 0.9, x: 0 to 0.4, b: 1 to 3 And c: 0~0.5)

여기서, 상술한 x : 0~0.4 이며, b : 1~3 이고, c : 0~0.5의 기재에서 수치 '0'의 의미는 극소량(예 : 10-10~)으로나마 존재할 수 있다는 의미뿐만 아니라, '없다'라는 의미도 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Here, the above-described x: 0 ~ 0.4, b: 1 ~ 3, c: 0 ~ 0.5 in the description of the numerical value '0' means that it can exist in a very small amount (e.g., 10 -10 ~), It can be understood as including the meaning of'nothing'.

즉, Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b(D)c에서 x=0, c=0인 경우, Ma(Cu)1-a(Ch)b로 되어 화학식 4로 나타낼 수 있는데, 본 출원인의 실험은 화학식 4에서 시작하여 Dopant (D)의 비율을 조절해 가며, 즉 x=0, c≠0인 경우를 실험하여 초전도체 특성을 발현시키고 있는 단계 Ma(Cu)1-a(Ch)b(D)c로 화학식 3을 나타낼 수 있음은 물론, 주요 역할을 할 것으로 예측되는 전이 금속인 Cu에 변화를 주기위해 Fe의 함량을 조절하는 기반인 단계 Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b, 즉, x≠0, c=0 상태에 대응하는 화학식 2에서부터 위에 상술한 방법과 같은 방식으로 Dopant (D)의 비율을 조절해 가며, 즉 x≠0, c≠0인 경우에서도 초전도체 특성을 변화 내지는 확장하고 있기 때문이다.That is, if x=0, c=0 in Ma(Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b (D) c , then Ma(Cu) 1-a (Ch) b is represented by Formula 4 However, the applicant's experiment starts with Formula 4 and adjusts the ratio of Dopant (D), that is, the step M a (Cu) 1 in which the superconductor characteristics are expressed by experimenting when x = 0 and c ≠ 0. -a (Ch) b (D) c is a step M a (Cu 1) that is the basis for controlling the content of Fe to change the transition metal Cu, which is expected to play a major role, as well as that it can represent the formula 3 -x Fe x ) 1-a (Ch) b, that is, from Formula 2 corresponding to the state x≠0, c=0, by adjusting the ratio of Dopant (D) in the same manner as described above, that is, x This is because even in the case of ≠0 and c≠0, the superconductor characteristics are changed or expanded.

<화학식 2><Formula 2>

Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b

<화학식 3><Formula 3>

Ma(Cu)1-a(Ch)b(D)c M a (Cu) 1-a (Ch) b (D) c

<화학식 4><Formula 4>

Ma(Cu)1-a(Ch)bMa(Cu)1-a(Ch)b

한편, 통상 페로브스카이트는 저저항 특성을 나타내는 물질의 전형적인 구조인데, Cu를 중심금속으로 하여 주변에 산소(oxygen) 원자가 6개가 결합하여 만드는 팔면체 구조를 이루게 되서 고온초전도체들은 Cu와 O를 모두 가지게 되나, 칼코젠원소로서 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)은 원자 자체의 크기가 커지면 페로브스카이트 처럼 6개 원소가 Cu 주위에 배열을 못하고, 4개 정도가 배열될 수 있다.On the other hand, in general, perovskite is a typical structure of a material that exhibits low resistance characteristics.Since Cu as a central metal forms an octahedral structure made by bonding of six oxygen atoms around, high-temperature superconductors have both Cu and O. However, as the chalcogen elements, sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te), as the size of the atom itself increases, 6 elements cannot be arranged around Cu like perovskite, and about 4 are arranged. I can.

상기 화학식 1의 조성으로 혼합하여 가열하게 되면, 화학반응이 일어나며 일정시간 반응후에 냉각을 거치며 생성되는 물질은 세라믹전구체로서 결정질(crystal domain)과 비정질(비결정질, amorphous domain)을 포함하는 재료가 된다.When the composition of Formula 1 is mixed and heated, a chemical reaction occurs, and the material produced by cooling after the reaction for a certain period of time is a ceramic precursor, which is a material including a crystal domain and an amorphous domain.

여기서 상기 결정질은 반자성이나 약한 상자성(diamagnetic or weak paramagnetic)을 나타내며, 또한 상기 결정질은 암염 구조를 갖는데, 도 1에서 볼 수 있듯이, 통상적으로 PbS의 구조는 α, β, γ의 3가지가 있는데, 이 중에서 α형태(α-type)가 암염(RS) 구조를 갖는데, 본 발명에 따르는 세라믹화합물 전구체의 결정성은 암염구조에서 중심원소가 화학식 1에서 Cu, Fe, Bi 또는 As로 치환되어 배열될 수 있는데, 예를 들어 양이온으로는 M(Pb), Cu, Fe 등이고 음이온으로는 Ch(S), D(P)등일 수 있다.Here, the crystalline substance exhibits diamagnetic or weak paramagnetic (diamagnetic or weak paramagnetic), and the crystalline substance has a rock salt structure, and as can be seen in FIG. 1, there are three types of PbS structures: α, β, and γ. Among them, the α-type has a rock salt (RS) structure, and the crystallinity of the ceramic compound precursor according to the present invention may be arranged by substituting Cu, Fe, Bi, or As in the rock salt structure for the central element in the formula (1). There is, for example, M(Pb), Cu, Fe, etc. as a cation, and Ch(S), D(P), etc. as an anion.

또한, 도 2를 보면, 도 2a는 본 발명의 제조예에 의한 세라믹화합물 전구체의 XRD그래프로서, 자성을 띠지 않는 부분(결정성 부분)에 대한 XRD 결과를 암염(RS) 구조의 납설파이드의 금속 치환된 재료의 시뮬레이션 XRD(metal-substituted PbS의 XRD simulation) 그래프(b)와 비교하여 보면(c), 두개의 그래프가 매우 정확하게 일치한다(여기서, 30°~ 50°사이의 작은 피크들은 부반응물인 CuS로 판단됨).In addition, referring to FIG. 2, FIG. 2A is an XRD graph of a ceramic compound precursor according to a preparation example of the present invention, and XRD results for a portion (crystalline portion) that does not have a magnetism are shown as a metal of lead sulfide having a rock salt (RS) structure. When compared with the simulation XRD (metal-substituted PbS XRD simulation) graph (b) of the substituted material (c), the two graphs agree very accurately (here, the small peaks between 30° and 50° are side reactants. It is judged as CuS).

아울러, 본 발명은 결정질과 비정질 물질에서 하여 비정질 부분을 분리할 필요가 있으므로 다양한 분말도로 분쇄하여 분리하되, 비정질은 강자성 특성(ferromagnetic)을 가지므로 자력을 이용하여 비정질을 분리할 수 있고, 자력중 자석의 인력으로 비정질 분말들을 흡착시켜 분리할 수 있다.In addition, in the present invention, since it is necessary to separate the amorphous part from the crystalline and the amorphous material, it is separated by grinding into various powders, but the amorphous material has ferromagnetic properties, so that the amorphous material can be separated using magnetic force. Amorphous powders can be adsorbed and separated by the attraction of a magnet.

또한, 이러한 비정질의 함량은 결정질에 대하여 중량비를 나타낼 수 있는데, 이는 실험적으로 얻어질 수 있는 경계값으로서 상대적이며, 비정질은 황의 결함으로 구조가 깨지게 되는 것이므로 결정성 시료에 비하면 약간 불안정한 상태이어서 합성물 전체적으로 일어날 수 있는 상황이 아니고, 합성조건이 황이 부족해지는 상황이더라도 반응물 중 대부분은 충분한 황을 취해 안정한 구조를 가질 것으로 판단되며, 결함된 황을 포함한 구조의 일부 반응물이 황이 부족하여 비정질화되는 것으로 이해된다.In addition, the amorphous content can represent a weight ratio with respect to the crystalline substance, which is relative as a boundary value that can be obtained experimentally, and amorphous is a state that is slightly unstable compared to the crystalline sample because the structure is broken due to a defect of sulfur. Although this is not a possible situation and the synthesis conditions are insufficient sulfur, most of the reactants are considered to have a stable structure by taking sufficient sulfur, and it is understood that some reactants in the structure including defective sulfur are amorphized due to lack of sulfur. .

이런 측면에서 실험적으로 공통된 질량비의 특성을 유추하면, 비정질 성질을 강화하거나 약화시킬 수 있음은 물론이나, 결정질에서 비정질로 변환되는 것이 자성에 의해 분리된 세라믹화합물의 20 ~ 100% 정도의 중량비라고 정의할 수 있으며, 이때 결정질은 0 ~ 80 중량%에 상당할 것이다.In this respect, if the characteristics of the common mass ratio are experimentally inferred, amorphous properties can be strengthened or weakened, but the conversion from crystalline to amorphous is defined as a weight ratio of about 20 to 100% of the ceramic compound separated by magnetism. It may be, at which time the crystallinity will correspond to 0 to 80% by weight.

다시 말하면, 상술한 결정질과 비정질에서 비정질 특성이 현저하게 나타내는 비정질 함량이 상대적으로 높은 부분(20 ~ 100wt%)을 분리할 필요가 있으므로 다양한 분말도로 분쇄하여 이 분말을 비정질이 강자성 특성(ferromagnetic)을 갖는 것을 이용하여 자력을 이용하여 비정질 함량이 상대적으로 높은 부분(20 ~ 100wt%)을 자석의 인력으로 결정질 및 비정질 물질에서 비정질의 함량이 상대적으로 높은 (20 ~ 100 wt%) 분말들을 흡착시켜 분리할 수 있다.In other words, since it is necessary to separate the relatively high amorphous content (20-100wt%), which shows remarkably amorphous properties in the above-described crystalline and amorphous, it is pulverized into various powders, so that the amorphous is ferromagnetic. Separation by adsorbing powders with relatively high amorphous content (20 ~ 100 wt%) from crystalline and amorphous materials with the attraction of a magnet using magnetic force to separate the portion with relatively high amorphous content (20 ~ 100wt%) can do.

또한, 이렇게 분리된 비정질의 함량이 높은 부분(20 ~ 100 wt%)의 분말들은 분리되고 남은 결정질 혹은 비정질의 함량이 낮은(20%이하) 분말들에 대하여 소량으로 10wt% 이하, 즉, 9:1의 중량비로 얻어지는 것이 보통이다. In addition, the separated powders with a high amorphous content (20 to 100 wt%) are less than 10 wt% in a small amount for the remaining crystalline or powders with a low amorphous content (20% or less) after being separated, that is, 9: It is usually obtained with a weight ratio of 1.

또한, 비결정질 부분의 순도를 향상시키기 위하여 필요한 경우에, 분말도가 작은 상태 즉 상대적으로 굵은 분말상태에서 자력으로 분리하고, 이를 다시 분쇄하고 분리하는 등의 반복된 방법으로, 분말도를 높여가며 비결정질의 순도를 높이며 분리할 수 있으며 이를 도 3을 통하여 확인할 수 있다.In addition, if necessary to improve the purity of the amorphous part, the powder is separated by magnetic force in a small state, that is, in a relatively coarse powder state, and then again pulverized and separated. It can be separated while increasing the purity of, and this can be confirmed through FIG. 3.

즉, 세라믹화합물에서 결정질 부분이 제거됨에 따라 비정질의 순도가 향상됨을 알 수 있다.That is, it can be seen that the purity of the amorphous is improved as the crystalline portion is removed from the ceramic compound.

아울러, 본 발명에 따르는 제조방법은 세락믹화합물의 반응 물질들의 순도를 향상시키기 위하여, 가열 온도는 550 내지 1100℃인 것일 수 있는데, 만일 550℃미만이면, 원소들이 충분히 액화되지 못해 균일하게 섞여서 반응하지 못하는 영역(domain)이 생길 수 있고, 반대로 1100℃를 초과하면, 압력 증가로 반응 중에 반응로, 주로 쿼츠관에 손상이나 파손이 발생할 수 있고, 반응이 균일하지 못한 상황이 생길 수 있는데, 이는 저온에서는 액화가 안되어 미반응물이 나오는 것과는 달리, 상한치 이상의 고온으로 환경이 조성되면, 기화 현상으로 인하여 원소의 손실로 제대로 반응이 일어나기 어려울 수 있다.In addition, in the manufacturing method according to the present invention, in order to improve the purity of the reactants of the ceramic compound, the heating temperature may be 550 to 1100°C. If it is less than 550°C, the elements cannot be sufficiently liquefied and thus reacted by mixing uniformly. A domain that cannot be performed may occur. Conversely, if it exceeds 1100℃, damage or breakage may occur in the reactor, mainly quartz tube, during the reaction due to an increase in pressure, and a situation in which the reaction is not uniform may occur. Unlike the liquefaction that does not liquefy at low temperatures and unreacted substances appear, if the environment is created at a high temperature above the upper limit, it may be difficult to properly react due to loss of elements due to evaporation.

또한, 상기 가열 시간은 10 내지 100시간이 필요하면 만일 10시간 미만이면 충분한 액화나 균일한 혼합이 어려울 수 있고, 반대로 100시간을 초과하면 에너지 낭비적이고 반응기구에 손상이 발생할 수 있다.In addition, if the heating time is 10 to 100 hours, if it is less than 10 hours, sufficient liquefaction or uniform mixing may be difficult. Conversely, if it exceeds 100 hours, energy is wasted and damage to the reactor port may occur.

또 한편, 본 발명은 하기 화학식 1에 의한 조성을 갖는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a low-resistance ceramic compound including a superconductor having a composition represented by the following formula (1).

<화학식 1><Formula 1>

Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b(D)c M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b (D) c

<화학식 2><Formula 2>

Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b

<화학식 3><Formula 3>

Ma(Cu)1-a(Ch)b(D)c M a (Cu) 1-a (Ch) b (D) c

<화학식 4><Formula 4>

Ma(Cu)1-a(Ch)b Ma(Cu) 1-a (Ch) b

(M: 전이금속(Mn, Cr, V, 또는 Fe), 전형원소(Pb, Sn, Hg), 란탄계(Y, 또는 La), 또는 이들의 조합이고, (M: transition metal (Mn, Cr, V, or Fe), typical elements (Pb, Sn, Hg), lanthanide (Y, or La), or a combination thereof,

Ch(chalcogen, 칼코젠 원소) : O, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합이며,Ch (chalcogen, chalcogen element): O, S, Se, Te, Po, or a combination thereof,

D : P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합이며,D: P, As, Sb, Bi or a combination thereof,

a : 0.1~0.9 이고, a: 0.1~0.9,

x : 0~0.4 이며, x: 0~0.4,

b : 1~3 이고, b: 1 to 3,

c : 0~0.5 임)c: 0~0.5)

여기서, 상기 세라믹화합물은 결정질의 분량(partial weight)에 따라서 저항특성의 변화를 관찰할 수 있는데, 황 디펙트(S defect)가 발생되면 더 이상 암염(RS) 구조가 유지되기 어려워 그 구조가 변형될 수 있으며, 그 변형 형태는 두 가지로 하나는 RS 구조가 아닌 XRD intensity 비율의 결정 구조이고, 다른 하나는 비정질 형태인데, 도 4, 5, 6을 참조하면, 황- 결함 PbS인 경우는 (b)그래프로 (111)과 (220)의 세기(intensity)가 큰 패턴인데 이런 형태는 RS 구조에서는 얻기 어려운 구조이다.Here, the ceramic compound can observe the change in resistance characteristics according to the partial weight of the crystalline, but when the sulfur defect (S defect) occurs, it is difficult to maintain the rock salt (RS) structure any more, and the structure is deformed. There are two modified forms, one is a crystal structure of an XRD intensity ratio rather than an RS structure, and the other is an amorphous form.Referring to FIGS. 4, 5 and 6, in the case of sulfur-defective PbS ( b) In the graph, the intensity of (111) and (220) is a large pattern, but this form is difficult to obtain in the RS structure.

이러한 점은, 결정 구조는 징크-블랜드(ZB) 구조나 하프-호이슬러(HH) 구조와 호이슬러(HR) 구조와 관련될 수 있으며, 하프-호이슬러 구조는 암염(RS)와 징크-블랜드(ZB) 구조가 합쳐진 구조이다. This point, the crystal structure may be related to the zinc-blend (ZB) structure or the half-Heisler (HH) structure and the Hoisler (HR) structure, and the half-Heisler structure is rock salt (RS) and zinc-blend. The (ZB) structure is a combined structure.

즉, 금속 원소에 대한 황(S) 배위수는 암염(RS)이 6이고 징크-블랜드(ZB)가 4이며 황 결함(S defect)이 생기면 S 배위수가 적은 징크-블랜드 구조가 예상될 수 있으나 황 결함이 심해지면 징크-블랜드 구조도 유지되기 어려워, 이 경우 금속들은 한 공간으로 모여 같은 S를 공유하게 되는데, 이 구조가 호이슬러 구조이므로, 황 결함이 심화될 때 결정구조가 비정질화 된다는 점에서 본 발명에 따르는 비정질 구조는 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조에 더 가까울 수 있음을 알 수 있다.That is, as for the sulfur (S) coordination number for the metal element, the rock salt (RS) is 6 and the zinc-blend (ZB) is 4, and if a sulfur defect (S defect) occurs, a zinc-blend structure with a small S coordination number can be expected. If the sulfur defect becomes severe, it is difficult to maintain the zinc-blend structure. In this case, the metals gather in one space and share the same S. This structure is a Heisler structure, so the crystal structure becomes amorphous when the sulfur defect is deepened. It can be seen that the amorphous structure according to the present invention may be closer to the half-Heisler or Hoisler structure.

한편, 상기 화학식 1의 조성으로 혼합하여 가열하게 되면, 화학반응이 일어나며 일정시간 반응후에 냉각을 거치며 생성되는 물질은 세라믹전구체로서 결정질(crystal domain)과 비정질(비결정질, amorphous domain)을 포함하는 재료가 된다.On the other hand, when the composition of Formula 1 is mixed and heated, a chemical reaction occurs, and the material produced by cooling after the reaction for a certain period of time is a ceramic precursor, and a material including a crystal domain and an amorphous domain is do.

여기서 상기 결정질은 반자성이나 약한 상자성(diamagnetic or weak paramagnetic)을 나타내며, 또한 상기 결정질은 암염 구조를 갖을 수 있는데, 더 자세한 설명은 앞서 제조방법에서 설명한 내용으로 대체하기로 한다.Here, the crystalline material exhibits diamagnetic or weak paramagnetic (diamagnetic or weak paramagnetic), and the crystalline material may have a rock salt structure, and a more detailed description will be replaced with the content described in the above manufacturing method.

또한, 본 발명은 결정질과 비정질 물질에서 하여 비정질 부분을 분리할 필요가 있고, 이에 대한 설명 역시 앞서 제조방법에서 설명한 내용으로 대체하기로 한다.In addition, in the present invention, it is necessary to separate the amorphous part from the crystalline and the amorphous material, and the description thereof will also be replaced with the contents described in the manufacturing method.

실시예Example

화학식 1~4에서 M으로 Pb, Ch는 S, D는 P를 사용하여 a는 0.1~0.9, x는 0~0.4, b는 1~3, c는 0~0.5인 범위에서 몰비에 따라 총 중량 3g을 적량하여 쿼츠튜브에 넣고 진공펌프로 10-5Torr의 진공상태를 만든 후, 20분간 유지후 튜브의 전체 길이가 15cm가 되도록 하여 토치를 이용해 밀폐하고, 쿼츠튜브를 가열로(furnace) 챔버에 넣고 반응온도 550℃~1100℃, 반응시간 10~100시간 동안 반응시켜 세라믹전구체를 합성하였다.다음으로 제조한 세라믹전구체를 막사발을 이용하여 분쇄한 후 네오디뮴 자석의 자력으로 분리한 시료를 모아 세라믹화합물을 수득하였으며, 추가적으로 수득한 세라믹화합물을 더 분쇄하여 네오디뮴 자석으로 2차 분리한 시료를 모아 세라믹화합물을 수득하였다.In Chemical Formulas 1 to 4, Pb for M, S for Ch, and P for D, the total weight according to the molar ratio in the range of 0.1 to 0.9 for a, 0 to 0.4 for x, 1 to 3 for b, and 0 to 0.5 for c Put 3g into a quartz tube, make a vacuum of 10 -5 Torr with a vacuum pump, and after holding for 20 minutes, make the total length of the tube 15cm, seal it with a torch, and seal the quartz tube in a furnace chamber. The ceramic precursor was synthesized by placing it in a reaction temperature of 550°C to 1100°C and a reaction time of 10 to 100 hours. Next, the prepared ceramic precursor was pulverized using a mortar, and the samples separated by the magnetic force of a neodymium magnet were collected and ceramic. A compound was obtained, and the additionally obtained ceramic compound was further pulverized to collect samples that were secondarily separated with a neodymium magnet to obtain a ceramic compound.

실험예1 성분분석(ICP-AES)Experimental Example 1 Component Analysis (ICP-AES)

성분분석 장비(장비명: 유도결합 플라즈마 원자 방출분광기(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrophotometer))를 이용하여 실시예들의 성분을 분석하였다.Components of the examples were analyzed using a component analysis equipment (equipment name: Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrophotometer).

실시예에 의하여 분리한 시료의 성분은 질량비로 Pb:Cu:S:P = 0.40 : 0.60 : 0.55 : 0.06이었으며, 이때 비자성체로 남은 시료의 성분은 질량비로 Pb:Cu:S:P = 0.40 : 0.60 : 0.90 : 0.05 이었다(위 질량비는 ICP 분석결과가 원소 비율만 알려주는 것, 즉 원 데이터는 ppm 단위로 나오며, 이를 분자량을 이용해 원소비(몰비)로 환산한 값임).The components of the sample separated by the examples were Pb:Cu:S:P = 0.40: 0.60: 0.55: 0.06 by mass ratio, and at this time, the component of the sample remaining as a nonmagnetic substance was Pb:Cu:S:P = 0.40: 0.60: 0.90: 0.05. Converted value).

실험예2 XRD 분석Experimental Example 2 XRD analysis

XRD실험장비(장비명: 다목적 X-선 회절분석기(Multi-Purpose X-ray Diffractometer))를 이용하여 실시예들을 분석하였다.Examples were analyzed using an XRD laboratory equipment (equipment name: Multi-Purpose X-ray Diffractometer).

도 3을 참조하면, 맨 아래 그래프는 제조예에 의하여 합성한 세라믹전구체에 대한 그래프이고, 두번째 그래프는 실시예에 의해 1차분리한 세라믹화합물에 대한 그래프이며, 맨 위 그래프는 실시예에 의한 2차분리한 세라믹화합물에 대한 그래프인데 이를 통해 알 수 있듯이, 피크의 강도가 매우 낮은 비정질(amorphous)임을 알 수 있다.3, the bottom graph is a graph of the ceramic precursor synthesized according to Preparation Example, the second graph is a graph of the ceramic compound first separated by the Example, and the top graph is 2 according to the Example. It is a graph of the separated ceramic compound, and as can be seen from this, it can be seen that the peak intensity is very low amorphous.

실험예3 전기저항측정(4-probe resistivity measurement)Experimental Example 3 4-probe resistivity measurement

실시예에 의한 시료의 전기저항을 측정하기 위하여 PPMS(Physical Property Measurement System, 물리적 특성 분석장치)를 이용하였다.In order to measure the electrical resistance of the sample according to the example, a physical property measurement system (PPMS) was used.

도 7에서 볼 수 있듯이, 실시예에 의해 2차분리한 세라믹화합물에 대하여 상온에서 측정한 값은 0.0302Ω으로 이를 비저항으로 환산하면(식 : 시료 펠렛의 단면적이 A, 길이가 L이고, 저항이 R일 때, 비저항 ρ=R·A/L), 약 0.0015(~ 0.0015)Ω㎝의 비저항이 얻어졌다. As can be seen in Fig. 7, the value measured at room temperature for the ceramic compound secondarily separated according to the example is 0.0302 Ω, which is converted into specific resistance (Equation: the cross-sectional area of the sample pellet is A, the length is L, and the resistance is In the case of R, a specific resistance ρ = R·A/L), and a specific resistance of about 0.0015 (~ 0.0015) Ωcm was obtained.

지금까지 알려진 Cu-doped PbS의 최소 비저항은 0.13Ω·cm이며, doping양이 5wt%가 넘으면 비저항 값은 더 이상 감소하지 않고 일정해진다. 따라서 기존보다 100배 더 낮은 비저항 값임을 알 수 있다(https://www.researchgate.net/publication/322406660_Deposition_of_Cu - doped _ PbS _thin_films_with_low_resistivity_using_DC_sputtering 참조)The minimum resistivity of Cu-doped PbS known so far is 0.13Ω·cm, and when the doping amount exceeds 5wt%, the resistivity value does not decrease any more and becomes constant. Therefore, it can be seen that the resistivity value is 100 times lower than the previous one (see https://www.researchgate.net/publication/322406660_Deposition_of_Cu-doped _ PbS _thin_films_with_low_resistivity_using_DC_sputtering)

이를 통하여, 실시예에 의한 세라믹화합물(비정질 부분)의 비저항값은 분말 펠렛에서 얻어질 수 있는 매우 낮은 값으로 구리와 거의 비슷한 수준임을 알 수 있다.(구리의 경우, 분말 펠렛을 만들어 비저항을 측정하면, 분말들간 접촉저항값의 증가로 인하여 10-3~10-2Ω㎝임)Through this, it can be seen that the specific resistance value of the ceramic compound (amorphous part) according to the embodiment is a very low value that can be obtained from powder pellets and is almost similar to that of copper. (In the case of copper, powder pellets are made to measure the specific resistance. If lower, it is 10 -3 ~10 -2 Ωcm due to the increase in contact resistance between powders)

대부분의 강자성(ferromagnetic) 물질들은 절연재(insulator), 반도체(semiconductor)로 사용되고 있음을 볼 때, 본 발명에 따르는 세라믹화합물은 비정질 부분으로 인하여 기존에 알려진 RS 구조의 물질보다 훨씬 낮은 저항을 보임으로써 다른 구조 및 물성을 갖는다는 것을 알 수 있다.Considering that most ferromagnetic materials are used as an insulator and a semiconductor, the ceramic compound according to the present invention exhibits a much lower resistance than the conventionally known RS structure material due to the amorphous part. It can be seen that it has structure and physical properties.

또한 본 발명에 따르는 세라믹화합물은 비정질 특성으로 인해, 징크-블랜드 배열, 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조와 비슷한 short range order를 가질 것으로 판단되고, 이 구조는 본 발명이 보여주는 metallic ferromagnetism으로 인해 낮은 저항을 갖는 것으로 설명할 수도 있다.In addition, the ceramic compound according to the present invention is determined to have a short range order similar to that of a zinc-blend arrangement, half-Heisler or Heusler structure due to amorphous properties, and this structure has low resistance due to metallic ferromagnetism shown by the present invention. It can also be described as having

실험예4 자화율 측정 (Magnetization measurement)Experimental Example 4 Magnetization measurement

실시예에 의한 시료의 자화율을 측정하기 위하여 측정장비(MPMS3-Evercool(Quantum Design Inc.))를 이용하였다.In order to measure the susceptibility of the sample according to the example, a measuring device (MPMS3-Evercool (Quantum Design Inc.)) was used.

이때 장비의 측정자기장은 0.12Oe 를 적용하였다.At this time, the measuring magnetic field of the equipment was 0.12Oe.

상기 자기장 단위인 'Oe'는 'gauss'와 혼용되어 사용하나, 엄밀하게는 Oe는 자기장의 세기를 나타내는 것이며, gauss는 전자가 도선에 흘러 유도된 자기장의 세기를 나타낸다.The magnetic field unit'Oe' is used interchangeably with'gauss', but strictly Oe indicates the strength of the magnetic field, and gauss indicates the strength of the magnetic field induced by flowing electrons through the wire.

본 실험에서는 외부에서 인가해준 외부 자기장(H로 표기))의 세기를 나타내기에 Oe를 사용한다(참고적으로 지자기는 0.2~0.3Oe 정도 됨, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%90%EB%A5%B4%EC%8A%A4%ED%85%9F).In this experiment, Oe is used to indicate the strength of the external magnetic field (denoted as H) applied from the outside (for reference, the geomagnetic is about 0.2~0.3Oe, https://en.wikipedia.org/wiki/%). EC%97%90%EB%A5%B4%EC%8A%A4%ED%85%9F).

본 발명의 따르는 시료는 초전도성과 강자성을 동시에 갖는 관계로 강자성과의 경쟁 속에서 초전도체의 특징인 반자성 전이(Diamagnetic transition)를 검출하기 위해서는 매우 작은 자기장을 걸어주어야 하며, 이 때 반자성 전이는 대략 50℃ 전후로 발생한다.The sample according to the present invention needs to apply a very small magnetic field in order to detect the diamagnetic transition, which is a characteristic of a superconductor, in competition with ferromagnetic because it has superconductivity and ferromagnetic properties at the same time. Occurs back and forth.

-50℃ 아래에서 두 번째 2차 전이가 나타나는데 이것은 1차 전이가 초전도체 내에 생성된 vortex에 의해 약화되었다가 회복되면서 나타나는 것으로, 즉 vortex 상태와 반자성 상태의 경쟁 영역(-50℃~50℃)을 거쳐 vortex가 약화될 때 원래의 반자성 상태로 돌아가기 때문에 보이는 현상이다.The second second transition appears below -50°C. This is when the first transition is weakened and recovered by the vortex generated in the superconductor. That is, the competition area between the vortex state and the diamagnetic state (-50°C~50°C) is This is a phenomenon seen because when the vortex is weakened, it returns to its original diamagnetic state.

( 이러한 2차 전이는 기존 초전도체에서 이미 보고된 바 있으며, Bi2212 초전도체에 대한 2차전이 : http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516 - 14392017000501406)(This second-order transition has already been reported in the existing superconductor, and the second-order transition for the Bi2212 superconductor: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-14392017000501406)

자화율 측정에서는 반자성 전이가 관찰되었음에도, 저항 전이가 관찰되지 않는 것은 percolation(입자간 연결)의 문제로 보이며, 이 경우 microwave를 이용하여 시료내에 초전도상이 존재하는지 여부를 더 정밀하게 확인할 수 있다.In the susceptibility measurement, the fact that the resistance transition is not observed even though the diamagnetic transition is observed appears to be a problem of percolation (connection between particles), and in this case, it is possible to more precisely determine whether a superconducting phase exists in the sample by using a microwave.

도 8을 참조하면, 처음에 자기장이 없는 상태에서 상온부터 200K(-73℃)까지 냉각시킨 후, 0.12Oe의 자기장을 가하고 400K(127℃)까지 가열하면서 자기모멘트를 측정하게 되는데, 이를 ZFC라 한다.Referring to FIG. 8, after cooling from room temperature to 200K (-73°C) without a magnetic field, the magnetic moment is measured by applying a magnetic field of 0.12Oe and heating to 400K (127°C), which is called ZFC. do.

그 다음에, 0.12Oe의 자기장을 그대로 유지한 채 다시 200K(-73℃)까지 냉각시키면서 자기모멘트를 측정하게 되는데 이를 FC라 한다.Then, while maintaining the magnetic field of 0.12Oe, the magnetic moment is measured while cooling to 200K (-73℃) again. This is called FC.

초전도체의 경우에는, ZFC의 경우 냉각 후 자기장을 가하는 것이므로 마이스너 효과에 의해 자기장이 이론적으로는 100% 차폐된다.In the case of superconductors, since ZFC applies a magnetic field after cooling, the magnetic field is theoretically 100% shielded by the Meissner effect.

이는 초전도체 내부에서 외부 자기장에 반대되는 자기장을 생성하는 것으로 가능한 것으로 이것을 반자기성(diamagnetism)이라고도 하며 자기모멘트에서 음의 부호로 증가된 값을 가진다.This is possible by generating a magnetic field opposite to the external magnetic field inside the superconductor. This is also called diamagnetism, and has a value increased from the magnetic moment to a negative sign.

또한, FC의 경우 임계온도 이상에서 즉, 초전도가 아닌 상태에서 외부자기장을 가하므로 자기장이 차폐되지 못하고 시료내로 침투하게 되므로, 그 상태에서 온도를 낮춰 초전도 상태가 되면 자기장을 일부는 포함하고 일부는 차폐하는 상태가 되어 반자기성이 약화되므로 ZFC보다는 작은 음의 자기모멘트를 나타내며, 또는 초전도 물질의 특성에 따라 FC에서는 반자기성이 관찰되지 아니한 채 상자기성(paramagnetism, 양의 자기모멘트)을 보이는 경우도 있다.In addition, in the case of FC, since an external magnetic field is applied above the critical temperature, that is, in a non-superconducting state, the magnetic field cannot be shielded and penetrates into the sample. It is in a shielded state, which weakens the anti-magnetism, so it exhibits a smaller negative magnetic moment than that of ZFC.Or, depending on the characteristics of the superconducting material, in FCs, paramagnetism (positive magnetic moment) is also observed without diamagnetism. have.

실험예5 MAMMA(Magnetically Modulated Microwave Absorption) 측정Experimental Example 5 MAMMA (Magnetically Modulated Microwave Absorption) Measurement

실시예에 의한 시료의 MAMMA를 측정하기 위하여 측정장비(ESR(electron spin resonance, JES-FA200))를 이용하였다.MAMMA of the sample according to the example To measure, a measuring device (electron spin resonance (ESR, JES-FA200)) was used.

비초전도체 매트릭스(non-superconducting matrix)안에 초전도체(superconducting) 물질이 포함되어 있을 때, 초전도체(superconductor)를 확인하는 민감도(sensitivity)가 가장 좋은 측정방법은 마이크로파(microwave)를 이용하는 것이다. When a superconducting material is contained in a non-superconducting matrix, the best measurement method for identifying a superconductor is to use microwaves.

특히, 온도 변화에 따라 마이크로파 흡수율(microwave absorption)을 측정할 경우, 여러 자기적 전이(magnetic transition)뿐만 아니라 초전도 전이에 의한 임계온도까지 검출할 수 있다. In particular, when measuring microwave absorption according to a temperature change, it is possible to detect not only various magnetic transitions but also a critical temperature due to a superconducting transition.

이것은 각각의 물질마다 그 전이(transition)가 일어나는 온도에서의 microwave absorption 패턴이 다르기 때문이다.This is because each material has a different microwave absorption pattern at the temperature at which the transition occurs.

이러한 측정방법을 MAMMA(S) 또는 MFMMS라고 부른다. 이 두 가지 방법은 용어의 차이일 뿐 기본적으로 동일한 방법이다.This measurement method is called MAMMA(S) or MFMMS. These two methods are basically the same method, just the difference in terms.

(참고 : MAMMAS(Magnetically Modulated Microwave Absorption Spectroscopy)(Reference: MAMMAS (Magnetically Modulated Microwave Absorption Spectroscopy)

US4851762(Novel technique using magnetic field dependent phase detection for detection of superconductivity, 1989)US4851762 (Novel technique using magnetic field dependent phase detection for detection of superconductivity, 1989)

US4904929(Method for detection of weak links in the current path of electrically continuous superconductors, 1990)US4904929 (Method for detection of weak links in the current path of electrically continuous superconductors, 1990)

US5039944(Magnetometer based on the magnetically modulated resistance of a superconductor, 1991)US5039944 (Magnetometer based on the magnetically modulated resistance of a superconductor, 1991)

US5059891(Microwave method for detection of weak links in superconductors, 1991)US5059891 (Microwave method for detection of weak links in superconductors, 1991)

Magnetically Modulated Microwave Absorption Behavior in the Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O/CdS Composite, J. Supercond. Nov. Magn. 28, 1495 (2015)Magnetically Modulated Microwave Absorption Behavior in the Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O/CdS Composite, J. Supercond. Nov. Magn. 28, 1495 (2015)

MFMMS(magnetic field modulated microwave spectroscopy)Magnetic field modulated microwave spectroscopy (MFMMS)

Magnetic field modulated microwave spectroscopy across phase transitions and the search for new superconductors, Rep. Prog. Phys. 77, 093902 (2014)Magnetic field modulated microwave spectroscopy across phase transitions and the search for new superconductors, Rep. Prog. Phys. 77, 093902 (2014)

Search for Superconductivity in Micrometeorites, Nature(Sci. Rep.) 4, 7333 (2014))Search for Superconductivity in Micrometeorites, Nature (Sci. Rep.) 4, 7333 (2014))

도 9는 통상적인 초전도체가 가지는 MAMMA의 패턴을 보여는데, 저온에서 고온방향으로(가로축, 오른쪽에서 왼쪽으로 향하는 방향) 증가후 감소(a), 증가->감소->증가->감소(b), 감소 후 증가(c), 감소(d)인 형태이다.9 shows a pattern of MAMMA of a conventional superconductor, from low temperature to high temperature (horizontal axis, right-to-left direction) after increasing (a), increasing -> decreasing -> increasing -> decreasing (b) , After decreasing, increasing (c), decreasing (d).

일반적으로 초전도체는 MAMMA 측정에서 몇가지 고유의 시그널 형태를 보이는데, 공통적인 현상은 온도축인 가로축에서 고온에서 저온으로 내려갈 때(왼쪽에서 오른쪽으로 향하는 방향) 임계온도(Tc)에서 위로 흡수(absorption)가 갑자기 증가하는 시그널을 보이는 특징이 있으며 이를 고려하면, 시그널이 증가한 이후의 형태는 초전도 내부 상태에 따라 다른데 다음의 세 가지 종류로 나눌 수 있다.In general, superconductors show several unique signal types in MAMMA measurement. A common phenomenon is that when the horizontal axis, which is the temperature axis, goes from high temperature to low temperature (from left to right), absorption from the critical temperature (Tc) upwards. There is a characteristic that shows a sudden increase in signal. Considering this, the shape after the increase in signal varies depending on the internal state of the superconductor, and can be divided into the following three types.

①Peak 타입(Fig. (a),(b)) : 증가 이후 감소①Peak type (Fig. (a), (b)): decrease after increase

②Undulatory 타입(Fig. (c)) : 증가 이후 약간 감소 후 다시 증가②Undulatory type (Fig. (c)): After increasing, slightly decreasing and then increasing again

③Monotonous 타입(Fig. (d)) : 감소 없이 계속 증가③Monotonous type (Fig. (d)): Continuously increasing without decreasing

따라서, 어떤 시료를 측정했을 때 도 9에 나오는 패턴 중 하나와 일치하면 그 시료내에 초전도상이 존재하는 것을 알 수 있게 된다(참고 : Non Resonant Microwave Absorption (NRMA) Anomalies in High Temperature Superconductors (HTS) Relevance of Electromagnetic Interactions (EMI) and Energy Stabilized Josephson (ESJ) Fluxons, G. K. Padam (2012))Therefore, when a sample is measured, if it matches one of the patterns shown in FIG. 9, it can be seen that a superconducting phase exists in the sample (Reference: Non Resonant Microwave Absorption (NRMA) Anomalies in High Temperature Superconductors (HTS) Relevance of Electromagnetic Interactions (EMI) and Energy Stabilized Josephson (ESJ) Fluxons, GK Padam (2012))

도 10은 본 시료에 대한 MAMMA 데이터로 그 형태는 peak 타입으로서, 임계온도가 약 40℃ 정도인 초전도상이 존재한다는 것을 알 수 있다. FIG. 10 is MAMMA data for this sample, and it can be seen that a superconducting phase with a critical temperature of about 40°C exists as a peak type.

이것은 앞서 자화율 측정에서 얻어진 약 50℃ 전이와 거의 일치하는 온도임을 알 수 있다.It can be seen that this is a temperature almost consistent with the about 50°C transition obtained in the susceptibility measurement previously.

Claims (21)

아래 화학식 1에 의한 원소들을 진공상태로 밀봉하여 가열하여 세라믹전구체를 합성하는 단계(S1);
상기 세라믹전구체의 결정질 부분을 제거하여 세라믹화합물을 수득하는 단계(S2);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법:
<화학식 1>
Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b(D)c
(M: 전이금속(Mn, Cr, V, 또는 Fe), 전형원소(Pb, Sn, Hg), 란탄계(Y, 또는 La), 또는 이들의 조합이고,
Ch(chalcogen, 칼코젠 원소) : O, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합이며,
D : P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합이며,
a : 0.1~0.9 이고,
x : 0~0.4 이며,
b : 1~3 이고,
c : 0~0.5 임)
Sealing the elements according to Formula 1 below in a vacuum state and heating to synthesize a ceramic precursor (S1);
A method for producing a low-resistance ceramic compound including a superconductor, comprising: removing the crystalline portion of the ceramic precursor to obtain a ceramic compound (S2):
<Formula 1>
M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b (D) c
(M: transition metal (Mn, Cr, V, or Fe), typical elements (Pb, Sn, Hg), lanthanide (Y, or La), or a combination thereof,
Ch (chalcogen, chalcogen element): O, S, Se, Te, Po, or a combination thereof,
D: P, As, Sb, Bi or a combination thereof,
a: 0.1~0.9,
x: 0~0.4,
b: 1 to 3,
c: 0~0.5)
제 1 항에 있어서,
상기 세라믹전구체는 결정질과 비정질을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a low-resistance ceramic compound including a superconductor, wherein the ceramic precursor comprises crystalline and amorphous.
제 2 항에 있어서,
상기 결정질은 반자성이나 약 상자성(diamagnetic or weak paramagnetic)을 띠는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 2,
The method of manufacturing a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, wherein the crystalline material is diamagnetic or weak paramagnetic.
제 3 항에 있어서,
상기 결정질은 징크-블랜드 구조 또는 암염 구조에 징크-블랜드구조가 겹쳐진 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 3,
The crystalline material is a zinc-blend structure or a zinc-blend structure with a zinc-blend structure superimposed on a half-Hoisler or Heisler structure, characterized in that the method for producing a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor.
제 4 항에 있어서,
상기 징크-블랜드, 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조의 중심원소는 화학식 1에서 M 또는 D인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 4,
A method for producing a low-resistance ceramic compound including a superconductor, characterized in that the central element of the zinc-blend, half-Heisler or Hoisler structure is M or D in the formula (1).
제 2 항에 있어서
상기 비정질은 강자성 특성(ferromagnetic)을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 2
The method of manufacturing a low-resistance ceramic compound including a superconductor, wherein the amorphous material has ferromagnetic properties.
제 2 항에 있어서,
상기 비정질의 함량은 자력으로 분리한 상태에서 20 내지 100 wt%인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 2,
The method for producing a low-resistance ceramic compound including a superconductor, wherein the amorphous content is 20 to 100 wt% in a magnetically separated state.
제 1 항에 있어서,
상기 S2단계에서 비정질 물질을 자력으로 분리하는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 1,
A method of manufacturing a low-resistance ceramic compound including a superconductor, characterized in that the amorphous material is separated by magnetic force in step S2.
제 8 항에 있어서,
상기 분리는 전구체를 분쇄하여 분말도를 높여가며 복수회 수행하는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 8,
The separation is a method for producing a low-resistance ceramic compound including a superconductor, characterized in that the separation is performed a plurality of times while pulverizing the precursor to increase the fineness.
제 1 항에 있어서,
상기 S1단계의 가열 온도는 550 내지 1100℃인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 1,
The heating temperature of the step S1 is 550 to 1100 ℃ method for producing a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 S1단계의 가열 시간은 10 내지 100시간인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
The method of claim 1,
The heating time of the step S1 is a method for producing a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that 10 to 100 hours.
제 1 내지 11 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물의 제조방법.
A method of manufacturing a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that it is manufactured by the manufacturing method of any one of claims 1 to 11.
아래 화학식 1에 의한 조성을 갖는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물:
<화학식 1>
Ma(Cu1-xFex)1-a(Ch)b(D)c
(M: 전이금속(Mn, Cr, V, 또는 Fe), 전형원소(Pb, Sn, Hg), 란탄계(Y, 또는 La), 또는 이들의 조합이고,
Ch(chalcogen, 칼코젠 원소) : O, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합이며,
D : P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합이며,
a : 0.1~0.9 이고,
x : 0~0.4 이며,
b : 1~3 이고,
c : 0~0.5 임)
A low-resistance ceramic compound comprising a superconductor having a composition according to Formula 1 below:
<Formula 1>
M a (Cu 1-x Fe x ) 1-a (Ch) b (D) c
(M: transition metal (Mn, Cr, V, or Fe), typical elements (Pb, Sn, Hg), lanthanide (Y, or La), or a combination thereof,
Ch (chalcogen, chalcogen element): O, S, Se, Te, Po, or a combination thereof,
D: P, As, Sb, Bi or a combination thereof,
a: 0.1~0.9,
x: 0~0.4,
b: 1 to 3,
c: 0~0.5)
제 13 항에 있어서,
상기 세라믹전구체는 결정질과 비정질을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 13,
The ceramic precursor is a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that it comprises a crystalline and amorphous.
제 14 항에 있어서,
상기 결정질은 반자성이나 약 상자성(diamagnetic or weak paramagnetic)을 띠는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 14,
The crystalline is a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that diamagnetic or weak paramagnetic (diamagnetic or weak paramagnetic).
제 14 항에 있어서,
상기 결정질은 징크-블랜드 구조 또는 암염 구조에 징크-블랜드 구조가 겹쳐진 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 14,
The crystalline material is a zinc-blend structure or a zinc-blend structure superimposed on a zinc-blend structure and a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that it has a half-Heisler structure or a Hoisler structure.
제 16 항에 있어서,
상기 징크-블랜드, 하프-호이슬러 또는 호이슬러 구조의 중심원소는 화학식 1에서 M 또는 D인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 16,
A low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that the central element of the zinc-blend, half-Heisler or Hoisler structure is M or D in Chemical Formula 1.
제 14 항에 있어서
상기 비정질은 강자성 특성(ferromagnetic)을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 14
The amorphous is a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that it has ferromagnetic properties.
제 14 항에 있어서,
상기 비정질의 함량은 자력으로 분리한 상태에서 20 내지 100 중량%인 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 14,
A low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, wherein the amorphous content is 20 to 100% by weight in a magnetically separated state.
제 14 항에 있어서,
상기 비정질을 자력으로 분리한 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 14,
A low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that the amorphous is separated by magnetic force.
제 20 항에 있어서,
상기 분리는 세락믹화합물의 분말도를 높여가며 복수회 수행한 것을 특징으로 하는 초전도체를 포함하는 저저항 세라믹화합물.
The method of claim 20,
The separation is a low-resistance ceramic compound comprising a superconductor, characterized in that a plurality of times while increasing the fineness of the ceramic compound.
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Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF NON-OXIDE GLASSES VOL.9 NO.2 2017 P.55-63 *
Materials Letters 167 (2016) 128-130 *
Results in Physics 8 (2018) 903-907 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023027536A1 (en) * 2021-08-25 2023-03-02 주식회사 퀀텀에너지연구소 Room temperature and normal pressure superconducting ceramic compound, and method for manufacturing same

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