[其他]電超導體的組分及其制備工藝

無效

• 申請號: 88100571
• 申請日: 1988-02-10
• 公開（公告）號: CN88100571A
• 公開（公告）日: 1988-09-21
• 發明（設計）人: 羅伯特·布魯斯·拜爾斯;愛德華·馬丁·恩格勒;保羅·邁克爾·格蘭特;格雷斯·薩·利姆;斯圖爾特·斯蒂芬帕普沃思·帕金
• 申請（專利權）人: 國際商用機器公司
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 趙越

本發明涉及在77°K以上所使用的電超導體的組分及該組分的制備方法。

Bednorz和Muller.Z.Phys.B，64189（1986）的技術上的突破是過去十年內在超導轉變溫度方面的首次主要的提高，材料名義上的組分是La_2-xM_xCuOy，這里M＝Ca，Ba或Sr，X是典型地＞0及＜0.3而y取決于制備條件是可變化的。被發現的超導電性摻M的量僅僅是在這種狹的范圍內。用Sr摻雜及x約等于0.15-0.20時得到了最高的超導轉變溫度，其Tc為45K的范圍，Cava等人，Phys.Rev.Letters.58，408（1987）。緊接著，在1987年3月Chu等人在Phys.Rev Letters，58，405（1987）報導了Y_1.2Ba_0.8CuOy顯示出超導性的起始點是在95K的范圍。與早些的La_2-xM_xCuO_y的工作相對比，這個更高溫的超導體被制備出來只是幾個未知相以及僅僅是百分之幾的材料的一種混合物導致了超導。通過我們自己以及其他幾個研究組的實驗揭示出：超導性並不是在這一類材料中的一般現象。甚至少量的組分的變化或等電子原子的替換將不再顯示超導性。例如，用Sr或Ca替代在Y_1.2Ba_0.8CuOy中的Ba就不產生超導體。

現在已經發現，具有公式為A_1±xM_2±xCu₃Oy，這里x典型上是在0和0.5之間，y是充分滿足價鍵的要求的組分在溫度高于液氮溫度即77°K時是單相體電超導體。該組分具有鈣鈦礦結晶結構。它們是從金屬氧化物粉末或金屬氧化物的原粒例如碳酸鹽或氫氧化物的形成密切相混合而制成。混合物是在溫度約800℃和1100℃之間在有氧的情況下進行加熱。最佳的溫度是約為900到1000℃。加熱進行的每一時間周期約從10到40小時。一般溫度越低，加熱所需要的時間越長，本發明還有一個重要的特點在于以下的加熱，即將組分在是有氧存在時超過至少4小時的一個周期緩慢冷卻到室溫。最佳的組分所具有的公式很接近于A₁M₂Cu₃Oy其中A是Y或Y，La，Lu，Sc或Yb的結合物及M是Ba或Ba，Sr或Ca的結合物，而y是能充分滿足價鍵要求。最佳組分是，其中A是Y及M是Ba。最佳組分在溫度高于77K時顯示出單相體電超導性。它有一個類鈣鈦礦結晶結構以及實際上是由一個原子的釔的兩個原子的鋇，三個原子的銅的金屬成分和一個非金屬氧化物的成分組成的。

作為制備最佳組分的最佳方法的一個舉例，提供如下工藝。

Y，Ba和Cu的氧化物或碳酸鹽澈底混合，或者是它們溶解的硝酸鹽或氯化物而作為它們的氫氧化物或碳酸鹽共同沉積。混合粉末在爐內在氧中或空氣中800-1100℃情況下加熱時間周期范圍從10-40小時。氧能提供更好的效果。加熱時間越長保證得到初始的化合物反應得更均勻。在較低的溫度情況下要求更長的反應時間。為制備堅硬的樣品，來自起始加熱工藝的粉末要壓制成丸粒或以聚合物粘結在一起並在類似的條件下再加熱。當加熱時，使用氧氣氛及把爐子緩慢冷卻到室溫，這對于實現最尖銳和最高的超導轉變以及更多的體超導性是重要的。典型地，把爐子從900-1000℃冷卻到室溫要超過5小時。

由以上過程所得到的組分具有類鈣鈦礦結構，它們能有可變化的氧含量，這要取決于最后的退火和冷卻步驟。例如通過在惰性氣體或降壓大氣氛中加熱，來去除氧，抑制了超導性。較高的氧含量導致了重要的和更高的超導電性。如上所述，事實上，按著的加熱步驟，組分被緩慢冷卻。要相信，這種緩慢冷卻是所要求的，因為當材料緩慢冷卻下來比當快速冷卻時能保留住稍稍高的氧。

下面的材料在高于77°K時已全部顯示出體超導性。它們全是單相類鈣鈦礦結晶結構，其中一般公式為

這些材料是：

（Y_0.8Lu_0.2）_1.0Ba_2.0Cu₃Oy

（Y_0.5Lu_0.5）_1.0Ba_2.0Cu₃Oy