RU2043981C1 - Керамический материал - Google Patents
Керамический материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2043981C1 RU2043981C1 RU9292002295A RU92002295A RU2043981C1 RU 2043981 C1 RU2043981 C1 RU 2043981C1 RU 9292002295 A RU9292002295 A RU 9292002295A RU 92002295 A RU92002295 A RU 92002295A RU 2043981 C1 RU2043981 C1 RU 2043981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic material
- jba
- insulator
- lattice
- iba
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к криоэлектронике и может быть использовано при создании активных и пассивных элементов криоэлектронных схем, в особенности элементов на основе многослойных структур сверхпроводник-изолятор. Задачей изобретения является получение керамического материала, имеющего кристаллическую решетку, совпадающую с решеткой IBa2Cu3O7-y и удельное сопротивление, плавно изменяющееся при температуре жидкого азота от соответствующего нормальному проводнику до изолятора. Это решается в керамическом материале на основе оксидов иттрия, меди и бария, отличающегося тем, что он дополнительно содержит оксид ниобия при следующих соотношениях компонентов IBa2Cu3-xNbxO7 где 1≅x≅3.
Description
Изобретение относится к области криоэлектроники и может быть использовано при создании активных и пассивных элементов криоэлектронных схем, в особенности элементов на основе многослойных структур сверхпроводник-изолятор.
Для многих активных и пассивных элементов криоэлектронных схем (переключателей, волноводов, ответвителей и т.п.) необходимо использовать многослойные структуры сверхпроводник-изолятор и сверхпроводник нормальный проводник, в которых сверхпроводником является материал JBa2Cu3O7, а в качестве изолятора или нормального проводника должен быть использован материал, имеющий кристаллическую решетку, по своим параметрам совпадающую с решеткой JBa2Cu3O7. Это дает возможность бездефектного выращивания тонких эпитаксиальных пленок этих материалов друг на друге.
Известен керамический материал на основе оксидов иттрия, меди, и бария при следующих соотношениях компонент
JBa2Cu3O7-y При 0 ≅ у ≅ 0,5 этот материал имеет металлический характер проводимости при комнатной температуре и становится сверхпроводником при Т < 92 К; он широко используется в качестве проводящих слоев в криоэлектронных схемах [1]
При у < 0,5 этот материал является изолятором. Однако, он не может быть использован для изолирующих слоев в многослойных структурах, поскольку содержание кислорода и следовательно сопротивление легко меняется при термообработках в технологическом цикле.
JBa2Cu3O7-y При 0 ≅ у ≅ 0,5 этот материал имеет металлический характер проводимости при комнатной температуре и становится сверхпроводником при Т < 92 К; он широко используется в качестве проводящих слоев в криоэлектронных схемах [1]
При у < 0,5 этот материал является изолятором. Однако, он не может быть использован для изолирующих слоев в многослойных структурах, поскольку содержание кислорода и следовательно сопротивление легко меняется при термообработках в технологическом цикле.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является высокотемпературный сверхпроводящий материал состава JBa2Cu3O9-δ в котором атомы меди частично замещены на ниобий [2] Замещение до 33% меди на ниобий не приводит к разрушению сверхпроводимости.
Задачей изобретения является получение керамического материала, имеющего кристаллическую решетку, совпадающую с решеткой JBa2Cu3O7-y, и удельное сопротивление, плавно изменяющееся при температуре жидкого азота от соответствующего нормальному проводнику до изолятора.
Указанная задача решается в керамическом материале на основе оксидов иттрия, меди, бария и ниобия, отличающегося тем, что он имеет состав, соответствующий формуле IBa2Cu(3-x)NbxO7, где 1 ≅ Х ≅ 3.
Такая смесь окислов после двухстадийной термической обработки на воздухе 940оС в течение 15-20 ч и 970оС в течение 3-5 ч, последующем размоле, прессовки, термообработки при 970оС на воздухе в течение 3-5 ч и затем при 450оС в течение 3-10 ч образует керамический материал, удельное сопротивление которого может меняться в широких пределах в зависимости от количества введенного ниобия и не зависит от дальнейших технологических термообработок.
При Х ≥ 1,0 керамический материал становится изолятором с ρ≈ 1-2 МОм.см, а при 0,1 ≅ Х ≅ 0,5 имеет при азотных температурах металлический характер проводимости, причем удельное сопротивление в зависимости от содержания ниобия меняется от ≈ 0,1 Ом˙ см при Х 0, 1 до ρ≈ 1 МОм при Х 1.
Особенностью материала является то, что параметры кристаллической решетки практически не зависят от Х при Х ≅ 1,5 и равны: a ≃ b 0,395 нм, С 1,178 нм, что менее чем на 2% отличается от параметров решетки сверхпроводящей керамики JBa2Cu3O7 (а 0,384 нм, b 0,388 нм, с 1,165 нм).
Такое малое расхождение делает новый материал очень перспективным для изготовления многослойных структур типа JBa2Cu3O7 JBa2Cu3-xNbxO7(сверхпроводник-изолятор, сверхпроводник-нормальный проводник). При дальнейшем увеличении содержания ниобия продолжается увеличение удельного сопротивления до ρ≈ 5 МОм при Х 2,9, а рассогласование параметров решетки достигает 5%
Согласно изобретению были изготовлены три партии диэлектрического керамического материала с Х 0,1 N1; X 1,0 N2; X 1,5 N3 по следующей технологии:
Исходные компоненты J2O3, Nb2O5, CuO и BaCO3 в соотношениях, соответствующих составам
N1 JBa2Cu2,9Nb0,1O7 (I2O3 2,8 г;
Ba2CO3 8,70 г; CuO 5,8 г;
Nb2O5 0,1 г)
N2 JBa2Cu2Nb1 O7 (J2O3 2,8 г;
Ba2CO3 8,70 г; СuO 5,5 г;
Nb2O5 0,5 г)
N3 JBa2Cu1,5Nb1,5O7 (J2O3 2,8 г;
Ba2CO3 8,70 г; СuO 5,0 г;
Nb2O5 1,0 г) смешивались в агатовой вибромельнице и выдерживались при 940оС в течение 18 ч на воздухе для синтеза соединения и затем при 970оС в течение 4 ч для введения Nb. Эта температура должна выдерживаться с высокой точностью, поскольку, как показали эксперименты, при 960оС в шихте остается много непрореагировавших частиц Nb2O5, температура 980оС является верхним пределом устойчивости фазы JBa2Cu3O7 на воздухе.
Согласно изобретению были изготовлены три партии диэлектрического керамического материала с Х 0,1 N1; X 1,0 N2; X 1,5 N3 по следующей технологии:
Исходные компоненты J2O3, Nb2O5, CuO и BaCO3 в соотношениях, соответствующих составам
N1 JBa2Cu2,9Nb0,1O7 (I2O3 2,8 г;
Ba2CO3 8,70 г; CuO 5,8 г;
Nb2O5 0,1 г)
N2 JBa2Cu2Nb1 O7 (J2O3 2,8 г;
Ba2CO3 8,70 г; СuO 5,5 г;
Nb2O5 0,5 г)
N3 JBa2Cu1,5Nb1,5O7 (J2O3 2,8 г;
Ba2CO3 8,70 г; СuO 5,0 г;
Nb2O5 1,0 г) смешивались в агатовой вибромельнице и выдерживались при 940оС в течение 18 ч на воздухе для синтеза соединения и затем при 970оС в течение 4 ч для введения Nb. Эта температура должна выдерживаться с высокой точностью, поскольку, как показали эксперименты, при 960оС в шихте остается много непрореагировавших частиц Nb2O5, температура 980оС является верхним пределом устойчивости фазы JBa2Cu3O7 на воздухе.
Полученный таким образом синтезированный материал снова размалывается в вибромельнице, прессовался в прямоугольные бруски размером 3 х 5 х 10 мм и отжигался на воздухе при 970оС в течение 4 ч (спекание), а затем при 450оС в течение 4-х ч (накислораживание).
Измерение методом рентгеновской дифрактометрии параметры решетки были практически одинаковы для всех трех составов: a ≃ 0,395 нм ± 0,01 нм; с 1,178 нм ± 0,01 нм. Эти параметры менее чем на 2% отличаются от соответствующих параметров решетки ВТСП-керамики JBa2Cu3O7.
Измерения удельного сопротивления четырехзондовым методом при температуре 77 К дали для партии N1 ρ 0,1 Ом ˙ см; N2 ρ 1,1 МОм˙ см; N3 ρ 3,5 МОм˙ см.
Это сопротивление практически не изменялось при последующих термообработках в диапазоне температур 450-970оС.
Изобретение позволило получить керамический материал JBa2Cu3-xNbxO7, имеющий кристаллическую решетку, совпадающую с кристаллической решеткой сверхпроводника JBa2Cu3O7-y c плавно меняющимся удельным сопротивлением при температуре жидкого азота от соответствующей нормальному до изолятора в зависимости от содержания ниобия и не меняющимся при технологических термообработках.
Claims (1)
- КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий итрий, барий, медь, ниобий и кислород, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты в следующем соотношении JBa2 Cu3 - x Nbx O7, где 1 ≅ x ≅ 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9292002295A RU2043981C1 (ru) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | Керамический материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9292002295A RU2043981C1 (ru) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | Керамический материал |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92002295A RU92002295A (ru) | 1995-01-20 |
RU2043981C1 true RU2043981C1 (ru) | 1995-09-20 |
Family
ID=20131070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9292002295A RU2043981C1 (ru) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | Керамический материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2043981C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8216979B2 (en) | 2006-02-16 | 2012-07-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing superconducting thin film material, superconducting device and superconducting thin film material |
-
1992
- 1992-10-19 RU RU9292002295A patent/RU2043981C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Wu M., Ashburn J., Torng G. et al Phus. Rev. Lett. vol. 58 (1987), рр.908-911. * |
2. Физика и химия твердого тела: Тез. докл. 2 Дальневост. шк. - семинар. Николаевск - Благовещенск, [1988], т.2 - Благовещенск, 1988, с.40-41. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8216979B2 (en) | 2006-02-16 | 2012-07-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing superconducting thin film material, superconducting device and superconducting thin film material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cho et al. | Microwave dielectric properties and applications of rare-earth aluminates | |
EP0336621B1 (en) | Metal oxide material | |
RU2043981C1 (ru) | Керамический материал | |
EP0321184B1 (en) | Metal oxide material | |
US5583093A (en) | Metal oxide material with Ln, Sr, Cu, O, optionally Ca, and at least one of Fe, Co, Ti, V, Ge, Mo, and W | |
US6855670B1 (en) | Superconducting bismuth-strontium-calcium-copper oxide compositions and process for manufacture | |
JP2950422B2 (ja) | 金属酸化物材料 | |
Babu et al. | Ba2RETaO6 (RE= Pr, Nd, Eu, and Dy), A Group of Chemically Stable Substrates for YBa2Cu3O7− δFilms | |
JP2817048B2 (ja) | スクリーン印刷によるBi−Sr−Ca−Cu−O系超伝導膜の製造方法 | |
US5840659A (en) | Method of preparing oxide superconductive material | |
EP0445307A1 (en) | Single crystal oxide substrate, superconductor device produced therefrom, and producing thereof | |
US5169830A (en) | Superconducting material | |
RU2029751C1 (ru) | Способ получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики на основе висмут-стронций-кальциевого купрата | |
KR0119192B1 (ko) | 신규의 고온 초전도체 및 그의 제조 방법 | |
US5536705A (en) | Superconductor with 1212 phase of Hg,Pb,Sr,Ba,Ca,Y,Cu oxide | |
Koshy et al. | Superconducting Bi‐cuprate thick film T c (0)= 110 K on DyBa2SnO5. 5: A newly developed perovskite substrate | |
JPH01215712A (ja) | 超電導体薄膜の製造方法 | |
KR930002579B1 (ko) | 후막초전도체와 그 제조방법 | |
JPH07100610B2 (ja) | 超電導材料の製造方法 | |
RU2057712C1 (ru) | Купрат лантана как материал, обладающий переходом металл - полупроводник | |
JP2971504B2 (ja) | Bi基酸化物超電導体の製造方法 | |
EP0440411A2 (en) | Oxide superconductor | |
JPH01238190A (ja) | 超伝導体厚膜の製造方法 | |
JPH01164728A (ja) | 酸化物超伝導材料 | |
JPH01157009A (ja) | 超電導体薄膜 |