RU2004523C1 - Способ получени высокотемпературных сверхпроводников с электронным типом проводимости - Google Patents

Abstract

Использование: при получении высокотемпературных оксидных сверхпроводников Сущность изобретени  смешивают исходные соединени  кальци  стронци  и меди, провод т термообработку и измельчение спека ввод т в спек TI 0, 2 мол  NH N0 и 2,5 - 75 молей BaF относительно ian43ji ли  провод т обжиг при 860° С в течение -10 мин и закалку на воздух. Положительный эффект Т 112 К температура отжига 860°С. высока  стабильность по отношению к внешней среде 1 иа

Description

Изобретение относитс  к материаловедению , в частности к способам получени  высокотемпературных оксидных сверхпро- ВОДНИКОР (ВТСП).

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ получени  высокотемпературного сверхпровод щего матер апа Ti-Pb-Ca-Sr-Cu-O, включающий смешнчзние соединений кальци , стронци  и меди, термообработку, введение в спек и РЬО и отжиг при 900 или 985°С в течение 15 мин.

Цель изобретени  - получение сверхпроводников , обладающих -типом проводи- мости с повышенной критической температурой и с улучшенными механическими свойствами, а также упрощение и сокращение продолжительности синтеза,

Цель достшаетс  тем, что в качестве исходных компонентов синтеза ВТСП к соединению меди добавл ют соединени  свинца, стронци  и кальци . После термообработки смеси и измельчени  спека полученного четвертного оксида Pb-Sr-Ca-Cu в ист одновременно вводитс  оксид талли  (И ), нитрат аммони  в количестве 2 молей и ВэРг в количестве 2,5-7,5 мол  относительно талли , а заключительный отжиг провод т при 860°С в течение 10 мин с последующей закалкой на воздухе.

Сущность способа заключаетс  в том, что вводимый в систему фторид бари  мен ет услови  формировани  частиц керамики, сам при этом вступает в химическое взаимодействие с компонентами образца. На основе измерени  термоЭДС доказано, что полученный по предлагаемому способу сверхпроводник обладает электронным типом проводимости при комнатной температуре , а анализ дифрактограмм свидетельствует о кубической структуре кристаллов образца - свойстве сверхпровод щих соединений, неизвестных дл  других ВТСП.

Диапазон концентраций BaFa подобран экспериментально: при CeaFa 2,5 мол  - система становитс  двухфазной и ее критические характеристики ухудшаютс ; при СВаРа 7,5 мол  электронный тип проводимости переходит в дырочный.

Назначение МЩМОз - обеспечить нахождение талли  в виде оксида талли  (III). Известно, что при нагревании оксид талли  () восстанавливаетс  до TlaO, который легко возгон етс , при этом нарушаетс  стехи- ометрический состав смеси и критические характеристики ухудшаютс . Выбор концентрации МЩМОз 2 мол  на 1 моль талли  обусловлен следующим1 при снижении

концентрации менее 2 молеи наблюдаетс  частична  возгонка талли  в виде TI20 и улучшени  критических характеристик ВТСП не достигаетс ; увеличение концентрации свыше 2 молей к улучшению характеристик также не приводит

Температура отжига образца 860°С выбрана экспериментально. При более низкой температуре не улетучиваетс  полностью , что приводит к ухудшению качества керамики и оптимальные значени  физико- химических параметров не достигаютс . Увеличение температуры влечет за собой потерю талли , нарушение стехиометрического состава образца; он становитс  двухфазным , а сверхпровод щие свойства резко ухудшаютс .

Врем  отжига 10 мин также подобрано экспериментально Приуменьшении времени отжига не достигаютс  максимальные значени  физико-химических характеристик образца, при увеличении времени они резко ухудшаютс . Так экспериментально установлено,что длительный отжиг

в течение 96 ч при 690°С приводит к резкому ухудшению свойств сверхпроводника (Тс 40 К).

П р и м е р 1 Смешивают исходные компоненты - соединени  свинца, стронци , кальци  и меди в стехиометрических количествах, гомогенизируют, прессуют таблетки и отжигают.

После термообработки смеси и измельчени  спека полученного четверного оксида

Pb-Sr-Ca-Cu в него ввод т одновременно оксид Tl (III), 2 мол  и 2,5 молч BaF2 относительно талли , провод т заключительный отжиг при 860°С в течение 10 мин

На чертеже показана дифрактограмма

полученного образца. Отсутствие отражени  при малых углах указывает на отсутствие слоистой структуры. Расчет дифрактограммы позвол ет сделать заключение о кубической структуре кристаллов с

параметром а, равным 6,04±0,01 А. Электронный тип проводимости доказан измерени ми термоЭДС. Резистивные -р (Т) и магнитные у (Т) измерени  свидетельствуют о высоком значении критической температуры сверхпровод щего перехода Тс - . 112 К. Известно, что пока Тс дл  электронных ВТСП ниже (22 -27 К), чем у подобных соединений различных классов ВТСП, обладающих дырочной проводимостью

П р и м е р 2. Синтезировали образец

ВТСП по методике, описанной в прим е 1, но с введением ВэР2 в количестве 2 О М относительно талли  Критическа  температура уменьшилась - (98 К) за счет по влени  в образце дополнительной фазы. Электронный тип проводимости сохранилс .

П р и м е р 3. СинтезироЕзли образец ВТСП по методике, описанной в примере 1, но с введением 7,5 молей BaF2 относительно талли . Критическа  температура - 92 К; по результатам измерени  термоЭДС - тип проводимости электронный.

Таким образом, предлагаемый способ синтеза сверхпроводников с электронным типомпроводимости состава

Т РЬ5г2Сэ2Сиз04, обладает р дом преимуществ по сравнению со способом, описанным в прототипе:

- обеспечивает более высокое значение критической температуры образца (Тс 112 К);

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ С ЭЛЕКТРОННЫМ ТИПОМ ПРОВОДИМО- 25 СТИ, включающий предварительное смешивание исходных соединений кальци , стронци  и меди, термообработку, введе0

   -резкое сокращение продолжительности отжига - (с 12 ч до 10 мин) и снижение температуры (с 1150°С до 860°С);

   -простота синтеза, устранение необходимости длительного отжига в среде специальных газов;

   -улучшение механических свойств керамики;

   -образцы с кубической формой кристаллов обладают высокой стабильностью по отношению к внешней среде: не тер ют сверхпровод щих свойств при прокаливании , длительном хранении на воздухе, при контактировании с водой.

   (56) Lju R. S., Huang I.T., Lee W. H., Wu S.F., Wu P.TV/Physica C., 1988, 156, N 5, c. 791- 794.

   ние в измельченный спек и отжиг, отличающийс  тем, что в исходную смесь соединений кальци , стронци  и меди дополнительно ввод т соединени  свинца, а в измельченный спек - 2 моль NH-iNOs и 2,5 - 7,5 моль BaF2 по отношению к содержанию талли , отжиг провод т при 860 С в течение 10 мин.