RU2441934C1

RU2441934C1 - Method for production of a high-temperature superconductor in system sodium - sodium telluride

Info

Publication number: RU2441934C1
Application number: RU2010127558/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Сидоров (RU); Николай Сергеевич Сидоров; Андрей Вячеславович Пальниченко (RU); Андрей Вячеславович Пальниченко; Вадим Георгиевич Глебовский (RU); Вадим Георгиевич Глебовский
Original assignee: Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН)
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-02-10

Abstract

FIELD: high-temperature superconductor production. ^ SUBSTANCE: invention refers to the technology of high-temperature superconductors production in metal-metal oxide system and can be used for production of compounds with special physical properties. Tellurium powder and metallic sodium is heated in reactor under vacuum 5x10-4 torr to the temperature 200C, aged for 1 hour and cooled down to room temperature. ^ EFFECT: production of superconductor with the temperature of transition into superconductive state 35 K with simultaneous increase of reproducibility of synthesis results. ^ 1 dwg, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области технологии получения высокотемпературных сверхпроводников в системе металл - оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.The invention relates to the field of technology for producing high-temperature superconductors in a metal-metal oxide system and can be used to produce compounds with special physical properties.

В практике физических исследований известны высокотемпературные сверхпроводники, полученные в различных системах металл - оксид металла. Хотя имеются физические предпосылки к обнаружению таких сверхпроводников и в системе натрий-теллурид натрия. В научной литературе сведений об исследованиях этой системы обнаружить не удалось.In the practice of physical research, high-temperature superconductors obtained in various metal-metal oxide systems are known. Although there are physical prerequisites for the detection of such superconductors in the sodium sodium telluride system. In the scientific literature, information about studies of this system could not be found.

Из уровня техники известен способ получения сверхпроводника теллурида железа нестехиометрического состава FeTe_1+x(x=0; 0,2; 0,4). По этому способу на несверхпроводящие подложки состава (LаАlO₃)_0,3(SrAl_0,5Ta_0,5O₃)_0,7, MgO, SrTiO₃ и LаАlO₃ лазерным напылением пленки теллурида железа толщиной 100-500 нм состава Fe_8,9Te в вакууме 4×10^-5 Па при температуре 540°С. Далее пленки отжигают в вакууме при 600°С в течение 24 ч. Температура перехода в сверхпроводящее состояние полученных образцов составляла 13 К [Y.Ban et al. Superconductivity in iron telluride thin films under tensile strength, PRL (2010) v.104, 017003]. К недостаткам этого способа следует отнести технологическую сложность и большую продолжительность процесса. Кроме того, температура перехода в сверхпроводящее состояние полученных пленок довольно низкая, всего 13К.The prior art method for producing an iron telluride superconductor of non-stoichiometric composition FeTe _{1 + x} (x = 0; 0.2; 0.4). According to this method, on non-superconducting substrates of the composition (La-AlO ₃ ) _0.3 (SrAl _0.5 Ta _0.5 O ₃ ) _0.7 , MgO, SrTiO ₃ and La-AlO _{3 by} laser sputtering of an iron telluride film 100-500 nm thick with composition Fe _{8 , 9} Te in a vacuum of 4 × 10 ^-5 Pa at a temperature of 540 ° C. Then, the films are annealed in vacuum at 600 ° С for 24 h. The temperature of the transition to the superconducting state of the obtained samples was 13 K [Y.Ban et al. Superconductivity in iron telluride thin films under tensile strength, PRL (2010) v.104, 017003]. The disadvantages of this method include technological complexity and the long duration of the process. In addition, the temperature of the transition to the superconducting state of the obtained films is quite low, only 13K.

Задача изобретения - получение сверхпроводника в системе натрий - теллурид натрия с высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние, упрощение технологии получения при одновременном повышении воспроизводимости результатов синтеза.The objective of the invention is to obtain a superconductor in the sodium-sodium telluride system with a high transition temperature to the superconducting state, simplifying the production technology while increasing the reproducibility of the synthesis results.

Решение поставленной задачи достигается тем, что используется способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе натрий - теллурид натрия, включающий нагрев порошка теллура и образца металлического натрия в реакторе до температуры 200°С под вакуумом 5×10^-4 Торр, выдержку в течение 1 ч и охлаждение до комнатной температуры. В предлагаемом способе реализуется идея, состоящая в покрытии поверхности образца металлического натрия пленкой теллурида натрия, образующегося при взаимодействии металлического натрия с парами теллура в вакууме при температуре выше температуры плавления натрия (98°С). Упругость паров твердого теллура при температуре 200°С достаточно высока (0,95 кПа), чтобы реализовать взаимодействие паров теллура с поверхностью расплавленного образца металлического натрия.The solution to this problem is achieved by using a method for producing a high-temperature superconductor in a sodium-sodium telluride system, which involves heating tellurium powder and a sample of metallic sodium in a reactor to a temperature of 200 ° C under a vacuum of 5 × 10 ^-4 Torr, holding for 1 h and cooling to room temperature. The proposed method implements the idea of coating the surface of a sample of metallic sodium with a film of sodium telluride, which is formed by the interaction of metallic sodium with tellurium vapor in vacuum at a temperature above the melting point of sodium (98 ° C). The vapor pressure of solid tellurium at a temperature of 200 ° C is sufficiently high (0.95 kPa) to realize the interaction of tellurium vapor with the surface of the molten metal sodium sample.

Результат такого взаимодействия поясняется чертежом, на котором показаны результаты измерения температуры сверхпроводящего перехода на материале, полученном с помощью именно этого способа.The result of this interaction is illustrated by the drawing, which shows the results of measuring the temperature of the superconducting transition on the material obtained using this particular method.

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника осуществляется следующим образом. Порошок теллура и кусочек металлического натрия помещают в кварцевый трубчатый реактор, который откачивают до остаточного давления 5×10^-4 Торр. После этого ампулу отпаивают и помещают в печь, нагретую до температуры 200°С, т.е. до температуры, которая выше температуры плавления натрия (98°С). Образец отжигают в печи в течение 1 часа, извлекают из печи и проводят измерение магнитной восприимчивости в переменном магнитном поле с целью обнаружения сверхпроводящего перехода.A method of obtaining a high temperature superconductor is as follows. Tellurium powder and a piece of metallic sodium are placed in a quartz tube reactor, which is pumped to a residual pressure of 5 × 10 ^-4 Torr. After this, the ampoule is sealed off and placed in a furnace heated to a temperature of 200 ° C, i.e. to a temperature that is higher than the melting point of sodium (98 ° C). The sample is annealed in a furnace for 1 hour, removed from the furnace and the magnetic susceptibility is measured in an alternating magnetic field in order to detect a superconducting transition.

Пример реализации способаAn example implementation of the method

В качестве исходных материалов использовали порошок теллура (100-500 мкм) чистотой 99,99% и металлический натрий чистотой 99,99%. Порошок теллура массой 1,27 г и кусочек натрия массой 0,23 г помещали в кварцевую ампулу, которую вакуумировали до остаточного давления 5×10^-4 Торр. Ампулу отпаивали и помещали в печь сопротивления, нагретую до температуры 200°С, которая выше температуры плавления натрия (98°С). Образец металлического натрия с порошком теллура выдерживали при этой температуре в течение 1 часа, после чего ампулу охлаждали до комнатной температуры и проводили измерение магнитной восприимчивости в переменном магнитном поле. Результаты измерения представлены на чертеже: переход полученного образца в сверхпроводящее состояние составляет 35 К.Tellurium powder (100-500 μm) with a purity of 99.99% and sodium metal with a purity of 99.99% were used as starting materials. Tellurium powder weighing 1.27 g and a piece of sodium weighing 0.23 g were placed in a quartz ampoule, which was evacuated to a residual pressure of 5 × 10 ^-4 Torr. The ampoule was soldered and placed in a resistance furnace heated to a temperature of 200 ° C, which is higher than the melting point of sodium (98 ° C). A sodium metal sample with tellurium powder was kept at this temperature for 1 hour, after which the ampoule was cooled to room temperature and the magnetic susceptibility was measured in an alternating magnetic field. The measurement results are presented in the drawing: the transition of the obtained sample to the superconducting state is 35 K.

Claims

A method for producing a high-temperature superconductor in a sodium sodium telluride system, comprising heating tellurium powder with metallic sodium to a temperature of 200 ° C in a reactor under a vacuum of 5 · 10 ^-4 Torr, holding for 1 h and cooling to room temperature.