[發(fā)明專利]一種含鹵素的高溫超導(dǎo)體晶體及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810057518.3
• 申請日: 2008-02-02
• 公開（公告）號: CN101307489A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉青清;李鳳英;靳常青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號: C30B29/10
• 分類號: C30B29/10;C30B1/12;C04B35/00
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 尹振啟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)體，特別是涉及一種利用頂角氧摻雜機(jī)制高溫高壓合成的一種Sr₂CuO_2+δCl_2-y高溫超導(dǎo)體晶體及其高溫高壓制備方法。

背景技術(shù)

高溫超導(dǎo)體研究是凝聚態(tài)物質(zhì)科學(xué)的重要前沿領(lǐng)域。高溫超導(dǎo)體在晶體結(jié)構(gòu)上屬衍生的鈣鈦礦類銅氧化物，而壓力非常適合穩(wěn)定高度致密的鈣鈦礦物質(zhì)。壓力在高溫超導(dǎo)體的研究中發(fā)揮著及其重要的作用，是研制新型高溫超導(dǎo)材料的重要手段。

在晶體結(jié)構(gòu)上，高溫超導(dǎo)體由兩部分構(gòu)成：電荷庫層和[CuO₂]平面導(dǎo)電層，它們之間的連接通常是“頂角氧”。從直觀上而言，頂角氧和高溫超導(dǎo)起源有密切關(guān)聯(lián)。如果保持基本的[CuO₂]平面，而將層間結(jié)構(gòu)由通常的氧化物換成鹵化物，則形成一種新的超導(dǎo)體系——鹵氧化物高溫超導(dǎo)體。鹵氧化物高溫超導(dǎo)體為研究頂角氧問題提供了一個理想的體系。Jin等人(C.Q.Jin，et?al.，Nature(London)375，301(1995))在該體系中首次提出并建立了一種非常規(guī)摻雜機(jī)制——“頂角氧摻雜”，即用二價氧部分替代頂角一價氯，以摻雜的方式引入母體相中本不具有的頂角氧，在高溫高壓下首次成功合成了T_c＝80K的含雙層[CuO₂]平面的(Sr，Ca)₃Cu₂O_4+δCl_2-x超導(dǎo)體，以異價陰離子替代的方式產(chǎn)生p型載流子。在頂角氧摻雜的Cl-系高溫超導(dǎo)體中頂角位置由氧和氯完全占據(jù)，通過改變氧和氯的相對含量調(diào)節(jié)空穴載流子濃度，產(chǎn)生高溫超導(dǎo)電性，是開展結(jié)構(gòu)和物性關(guān)聯(lián)研究的理想體系。另一方面，氯銅氧化合物作為一種理想的二維模型體系材料，非常適合角分辨光電子譜(ARPES)和掃描隧道譜(STM)的實驗研究。因此，通過優(yōu)化合成工藝研制結(jié)構(gòu)簡單的含單層[CuO₂]平面的此類新型高溫超導(dǎo)體，對認(rèn)識頂角氧問題和高溫超導(dǎo)機(jī)制具有積極意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于利用一種非常規(guī)摻雜機(jī)制——頂角氧摻雜，高溫高壓合成含單層[CuO₂]平面的Cl-系高溫超導(dǎo)體晶體。

本發(fā)明的另一目的是提供一種制備含單層[CuO₂]平面的Cl-系高溫超導(dǎo)體晶體的高溫高壓合成方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種Sr₂CuO_2+δCl_2-y高溫超導(dǎo)體晶體，該晶體頂角氧摻雜，其中0＜δ＜2，0＜y＜2，a軸晶格參數(shù)為

上述的Sr₂CuO_2+δCl_2-y高溫超導(dǎo)體晶體，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為10-60K。

上述的Sr₂CuO_2+δCl_2-y高溫超導(dǎo)體晶體，其頂角位置由氧和氯完全占據(jù)且載流子為p型載流子。

上述的Sr₂CuO_2+δCl_2-y高溫超導(dǎo)體晶體，其空間群為I4/mmm，晶格常數(shù)為

本發(fā)明提供了一種Sr₂CuO_2+δCl_2-y高溫超導(dǎo)體的制備方法，該方法利用頂角氧摻雜機(jī)制，利用SrO₂作氧源，通過控制氧壓和改變氯含量，其中，SrO₂中的過量氧作為高壓合成中的氧源，這是在高壓合成中誘導(dǎo)產(chǎn)生頂角氧所必需的。通過前驅(qū)體方法高壓制備0201-Cl新型高溫超導(dǎo)體(Sr₂CuO_2+δCl_2-y高溫超導(dǎo)體)，包括以下步驟：

1)在常壓下，制備Sr₂CuO₂Cl₂和Sr₂CuO₃前驅(qū)體樣品；