[發明專利]Sr4Bi6Se13基超導材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410362616.3
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104140083A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 黃富強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;C04B35/547;H01B12/00
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

技術領域

本發明屬于超導材料領域，具體涉及一種Sr₄Bi₆Se₁₃基超導材料及其制備方法。

背景技術

鐵基高溫超導體的發現開啟了超導研究的新篇章(JACS?2008,130,3296)，跟銅基高溫超導體相比，鐵基超導體臨界磁場和臨界電流都要大很多，并且鐵基超導體各向異性好，更容易加工，因此鐵基超導被發現之后立即引起了巨大關注，在很短時間內一系列的新型鐵基超導體被發現。對于鐵基超導材料，晶體結構均由共同的[FeAs]^-超導層跟其他不同的絕緣層組成，[FeAs]^-層對超導電性起著舉足輕重的決定作用。鐵基和銅基超導體均為層狀結構，均含有特殊的超導層，從具有這種結構特征的化合物出發可能會發現更多的超導體。

受銅基和鐵基兩大類非常規超導體的研究啟發，人們開發了BiS₂基的一大類新型超導體。首次報導的Bi₄O₄S₃具有8.6K附近電阻開始突然下降，呈現超導電性(PRB?2012,86,220510)。其結構由[BiS₂]^-層和[Bi₄O₄(SO₄)_1-δ]⁺層相互間隔構成，[BiS₂]^-層為超導層。同樣地，通過替代載流子層，更多的超導體被發現，BiS₂基超導體成為一大類超導體。最新的文獻報導又報導了更多的新型超導體，如CsBi₄Te₆(JACS?2013,135,14540)、Ta₄Pd₃Te₁₆(JACS2014,136,1284)等新型超導體。這些材料均含有層狀的低維度結構特征，因此可能含有非常規的超導機制，值得進行進一步探究。

超導材料在許多重要方面具有潛在的應用前景，如超導電纜，磁流體發電，超導儲能，熱核聚變反應堆，超導計算機，各種超導微波器件等。隨著超導未來研究的深入，超導的未來應用前景極為廣闊，給人類的各方各面必然會帶來巨大變化，探索新型超導體具有深刻的科學意義。Sr₄Bi₆Se₁₃為窄帶隙半導體，最早由德國科學家于1985年合成，針對Sr₄Bi₆Se₁₃的研究主要著重于其熱電性能，但其低溫性能研究卻沒有報導。Sr₄Bi₆Se₁₃具有跟CsBi₄Te₆相類似的晶體結構，其超導性能值得進行探索。

發明內容

本發明旨在填補現有Sr₄Bi₆Se₁₃在低溫性能研究的空白，本發明提供了一種Sr₄Bi₆Se₁₃基超導材料及其制備方法。

本發明提供了一種Sr₄Bi₆Se₁₃基超導材料，所述Sr₄Bi₆Se₁₃基超導材料在Sr位具有空穴和/或摻雜第一摻雜元素A、和/或在Bi位富Bi和/或摻雜第二摻雜元素Sb、和/或在Se位具有空穴以使其具有超導電性，所述Sr₄Bi₆Se₁₃基超導材料組成化學式為Sr_4-xA_aBi_6+ySb_bSe_13-z，其中，第一摻雜元素A為+1價態的金屬元素，0≦x≦0.30、0≦a≦0.40，-0.5≦y≦0.40，0≦b≦0.5，y+b≧0，0≦z≦0.5，且x、y和z不同時為零。

較佳地，所述Sr₄Bi₆Se₁₃基化合物的晶體結構為四方晶系，由Sr原子穿插在Bi和Se原子組成的三維網絡骨架中構成。

較佳地，第一摻雜元素A為K、Na、Li、和/或Cs。