[發明專利]一種金屬間氧化物超導材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110360723.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113149642B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 徐程超;王鴻;田煥芳;李子安;楊槐馨;李建奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00;C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11521
• 代理人: 劉丹妮;姚望舒

本發明提供了一種金屬間氧化物超導材料，所述金屬間氧化物超導材料通式為：A₃B₄C₂X；其中，A、B為d區過渡金屬或f區金屬，C為主族元素，X為非金屬元素；所述金屬間氧化物超導材料具有Fm?3m空間群。還提供了該材料的制備方法和應用。本發明的材料化學性質穩定，對水和空氣不敏感，易于保存；制備工藝極為簡便，制備條件易于滿足，無需電弧熔煉等特殊設備。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種金屬間氧化物超導材料，及其制備方法和應用。

背景技術

材料是人類生存的必要物質基礎，是社會發展的重要推動力，與經濟建設、國防安全等國計民生息息相關?？v觀科技發展歷史，每項先進技術突破的背后都伴隨著新材料的創造。按照實際用途，材料可分為結構材料和功能材料，前者側重于強度、硬度等力學性能，后者側重于電、磁、光、熱、聲、化學、生物等非力學性能，這兩大類材料共同構建了今天人類輝煌物質文明的基礎，覆蓋了人們衣食住行的方方面面。其中，超導材料就是一種典型的功能材料，具有零電阻、完全抗磁性兩大本征特性，這奇妙的電磁學性質是其他任何材料都不具備的。經過100多年發展，超導材料已經在電力、醫療、通信、交通、軍事、高精度探測、工業設備等諸多領域實現了應用。

金屬間化合物是由不同種金屬或類金屬元素構成的特殊化合物，其中含有金屬鍵，也含有一定的共價鍵或離子鍵成分，因此具有豐富的物理性質。其中有一些種類的金屬間化合物在低溫下具有超導電性且已經進入了產業化實用階段，例如Nb₃Sn、Nb₃Ge等。一般來說，金屬間化合物的結構是由原子價、電子密度、原子半徑等多種因素共同決定的，因此可通過從幾何因素與電子因素兩個方面對其進行設計和調控，進而影響其結構和物性，常用的方式是元素替換和原子填隙。元素替換是傳統的方式，已經有了數量龐大的研究成果，而近些年發現通過向某些拓撲非平庸的半導體材料的間隙或層間引入雜原子，可能得到拓撲超導體，例如Cu_xBi₂Se₃，因此引起了人們的很大關注。選擇尺寸合適的間隙原子，有時能構造出原本不穩定的結構，從而獲得新材料。例如，Pt和Ge在正常情況下無法形成類似IrAs₃的方鈷礦(CoAs₃)型PtGe₃，但是通過加入堿土(Sr、Ba)或稀土金屬(La、Pr)等即可形成完全填隙型的方鈷礦結構MPt₄Ge₁₂，而且表現出超導電性，但與之結構類似的IrAs₃則為半導體。間隙原子的引入，會對材料的電子結構產生重要影響，進而影響其物性。再比如，Zr₂Rh原本是四方結構(I4/mcm)的超導體，其T_c在11K附近，通過氧原子填隙，可得到兩種穩定的新化合物：Zr₄Rh₂O和Zr₄Rh₂O_0.67，二者的結構均為面心立方(Fd-3m)，但超導T_c分別降至4.7K和2.8K。這些由間隙原子對化合物超導電性產生的影響引起了人們的注意，也為我們研究超導電性提供了新的思路。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種金屬間氧化物超導材料，及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明的第一方面提供了一種金屬間氧化物超導材料，所述金屬間氧化物超導材料通式為：A₃B₄C₂X；

其中，A、B為d區過渡金屬或f區金屬，C為主族元素，X為非金屬元素；所述金屬間氧化物超導材料具有Fm-3m空間群；

優選地，所述金屬間氧化物超導材料為Hf₃Pt₄Ge₂O。