[其他]氧化物超導體及其制造方法

無效

• 申請號: 88101912
• 申請日: 1988-04-06
• 公開（公告）號: CN88101912A
• 公開（公告）日: 1988-10-26
• 發明（設計）人: 河野宰;池野義光;定方伸行;杉本;中川三紀夫;青木伸
• 申請（專利權）人: 藤倉電線株式會社
• 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: 李強

本發明涉及一種超導體制造方法及用此方法制成的超導體，更詳細地說，涉及與常規合金超導體或金屬間化合物超導體相比具有非常高的臨界溫度和臨界電流密度的網狀鈣鈦礦型氧化物超導體及其制造方法。

最近幾年發展起來了在液氮溫度或更高溫度下具有超導特性的超導材料。這些超導材料被認為能在很多方面得到應用，如約瑟夫森器件，超導存儲器件，超導量子干涉器件（SQUID），超導磁體，超導輸電線和超導發電機。從實用的觀點來說，希望超導體的臨界電流密度以及臨界溫度都盡可能地高。

目前可用的氧化物超導體包括A-B-Cu-O材料，其中A代表周期表內Ⅲa族的一個元素，如Sc，Y，La等，B代表周期表內Ⅱa族的一個元素，如Be，Sr，Ba等。例如，A-B-Cu-O材料包括La-Sr-Cu-O材料或Y-Ba-Cu-O材料。在這些超導材料中，A是選自周期表內Ⅲa族的單個元素，B是選自周期表內Ⅱa族的單個元素。

本發明的一個目的就是致提一種獲取具有高臨界溫度和高臨界電流密度的超導體的方法，并提供具有以上特性的超導體。

按照本發明，提供有一種按如下方式得到的超導體，先對混合構成超導體的各元素的化合物粉末而得到的原料粉或鍛燒原料粉得到的超導原料進行熱處理，然后再燒結熱處理后的原料粉或超導原料。該超導體是一種氧化物超導體，由下式表示：

A-B-Cu-O

其中A代表至少一個周期表內Ⅲa族的元素，如Y，Sc，La，Ce等，B代表至少一個周期表內Ⅱa族的元素如Ba，Sr等，而且其中A、B二者里至少有一個包含同一族中的兩個或更多個元素。Cu和O原子二者之一或二者全部含有3原子百分比以上的周期表內Ⅰb族中至少一個元素，50原子百分比以下的周期表內Ⅶb族中至少一個元素。

超導體的制造方法略述如下。

上述原粉料通過以一定比例混合構成超導體的幾種元素的化合物粉末而得。待相互混合的化合物包括至少一個周期表內Ⅲa族的元素，例如，Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu等，至少一個周期表內Ⅱa族的元素，例如Be，Sr，Mg，Ba，Ra等，以及銅的氧化物。這些元素的化合物最好選用上述Ⅲa族元素的氧化物粉末，如氧化鈧，氧化釔，氧化鑭等，以及Ⅱa族元素的碳酸鹽粉末，例如碳酸鋇，碳酸鍶等。混合粉末時，這些化合物被相互混合，因此其中含有來自Ⅲa族和Ⅱa族中至少一族的多個同族元素。銅的化合物可包括原子百分比為50或更少的周期表內Ⅰb族的元素的化合物。

雖然直接燒原料粉便可得到超導體，但是也可通過對原料粉執行下列步驟以獲得超導體原料并隨即將其燒結的方法得到超導體。這些步驟是：將上述混合的粉末壓制成坯塊，對坯塊作熱處理，以使其一部分變成超導體，然后將坯塊粉碎以得到粉末，或部分含超導體的超導原料。還可在上述步驟中加一粉碎步驟和一壓制步驟。因此，形成超導原料的步驟的典型組合如下：

（1）只混合原料粉;

（2）混合并壓制原料粉;

（3）混合，煅燒和粉碎原料粉;以及

（4）混合，煅燒，粉碎和壓制原料粉。

對按上述步驟得到的原料粉或超導原料進行熱處理的條件為：溫度范圍，800到1000℃，時間1到300小時，氧氣氣氛。經過這個步驟，能提供具有預期的極好超導特性的網狀鈣鈦礦型氧化物超導體。

如果熱處理是在含大于3%且小于90%，最好大于5%且小于50%的鹵素氣體的氧氣氣氛中進行，鹵素氣體會替代部分氧原子，因而可以提供一種具有更高臨界電流密度和臨界電流的超導體。

用至少一種周期表內Ⅰb族的元素代替部分Cu原子，并用至少一種周期表內Ⅶb族元素代替部分氧原子，可提高臨界電流密度和臨界溫度。有一種假設認為上述現象的原因是，在氧化物超導體的鈣鈦礦晶體結構中部分Cu或氧原子被不同離子半徑的代換元素所取代。為了使代換元素作為晶格畸變的因素而存在，有必要使Ⅰb族的一種或多種元素，以及Ⅶb族的一種或多種元素的代換率等于或小于50原子百分比。

因為Ⅶb族的大部分元素在工作溫度范圍內都呈氣態，如果使用這些元素，就可以通過混入氧氣流中的辦法將這些元素在熱處理過程中加入。在這種情況下，可以只用Ⅶb族中的一種元素，也可以以混合形式采用多種Ⅶb族元素。

下面將描述根據本發明的超導體及其制造方法的最佳實施方案。