Способ выращивания высокотемпературных сверхпроводящих монокристаллов на основе @

 

Изобретение относится к получению высокотемпературных сверхпроводников на основе металлооксидов и может быть использовано при разработке новых приборов микроэлектроники. Обеспечивает увеличение выхода монокристаллов. Способ включает нагрев кристаллообразующих оксидов и растворителя, выдержку раствора-расплава и последующее охлаждение. Растворитель содержит оксид бария и меди в молярном соотношении (0,4 - 0,5) ВаО : СиО. Криааллообразующие оксиды берут в соответствии с составом RBa Си О при их соотношении с растворителем (мол.%) 73 - 75 25 - 27. Нагрев ведут до 1280 - 1290° С, выдержку - в течение 8 - 10 ч, а охлаждение - до 1140 - 1150° С со скоростью 2 - 3°С/ч Выход монокриааллов составил -7,6% 7,6% при их размерах до 1 х1 хО,мм. 3 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 4к0Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ст (21) 4384959/26 (22) 29.02.88 (46) 30.11.93 Бюл. ¹ 43-44 (72) Космына M.Á.; Прокопович С.Ф.; Семиноженко

В.П.; Воронов А.П.; Некрасов В.В.; Машков АИ. (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ВЫСОКОТЕМ—

П ЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ RBa Cu О г этим (57) Изобретение относится к получению высокотемпературных сверхпроводников на основе метал— лооксидов и может быть использовано при разработке новых приборов микроэлектроники. Обеспе— чивает увеличение выхода монокристаллов. Способ (is) ßSÖ (1ц 1522792 Al (51) 5 СЗОВ9 06 С30829 22 включает нагрев кристаллообразующих оксидов и растворителя, выдержку раствора-расплава и последующее охлаждение. Растворитель содержит оксид бария и меди в молярном соотношении (0,4—

0,5) ВаО: СиО. Кристаллообразующие оксиды бе— рут в соответствии с составом RBa Cu О при их

3 7 соотношении с рестеоритеоеи тиоптот 7З вЂ” 75 25—

27. Нагрев ведут до 1280 — 1290 С, выдержку — в течение 8 — 10 ч, а охлаждение — до 1140—

1150 С со скоростью 2 — 3 С/ч. Выход монок— ристаллов составил -7,6% 7,6% при их размерах до

1х1хО,мм . 3 ил. 1 табл. з

1522792

Изобретение относится к получению высокотемпературных сверхпроводников на основе металлооксидов и может быть использовано при разработке новых приборов микроэлектроники.

Цель изобретения — увеличение выхода монокристаллов.

Способ реализуют на стандартном ростовом оборудовании следующим образом.

Смешивают исходные компоненты оксидов в указанном соотношении, нагревают смесь до 1280 — 1290 С, выдерживают расплав в течение 8 — 10 ч, затем охлаждают до

1150 — 1140 С со скоростью 2 — 3 С/ч и до комнатной температуры.

ll р и м е р 1. Выращивание монокристаллов YBazCU307&, В платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, r: У20з — 41,78;

ВаСОз 159,16; СиО 99,06, что соответствует с о с т а в у, м о л, /: 7 3 Y В а 2 С и 3 07-4 и

27 (0,5 BaO — CuO).

Тигель с шихтой в количестве 300 г помещают в электропечь сопротивления с терморегулятором типа "РИФ-101". Нагревают со скоростью 80 С/ч до 1290 С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают

10 ч для полной гомогенизации. Затем охлаждают со скоростью 2,5 С/ч до 1150 С и далее охлаждают со скоростью 100 С/ч до комнатной температуры. Кристаллы извлекают механическим путем, отделяя их от застывшего расплава. Выход монокристалпоВ составляет 6,5 /. Размеры кристаллов

YBazCU307 0,6 х 0,6 х 0,2 мм, 1,2 х 1,2 х х03 мм,2,5х 25х04 мм .

На фиг. 1 приведена фотография отдельного монокристалла YBazCusOz ; на фиг,2 показан монокристалл YBazCus07 — Д размером 2,5 MM в растворе-расплаве на фоне линейки; на фиг.3 приведена зависимость температуры от частоты ВЧ-контура генератора Afpes с монокристаллом

YBazCU307 при сверхпроводящем переходе. Температура сверхпроводящего перехода Тс составляет 94К, ширина перехода АТс

1,5К.

Пример 2, Выращивание монокристаллов Gd BazCU307 — Д.

В платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, (г): 6йОз 51,84; ВаСОз

122,2б; CuO — 75,90, что соответствует составу, мол. /,: 75 YBazCusOy — Д, "5 (0,5 Ba0 — CuO).

Тигель с шихтой массой 250 r помещают в электропечь сопротивления с терморегу 1. гором типа "РИФ-101 ". Нагревают со ско5

45 ростью 80 С/ч до 1280 С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают 10 ч для полной гомогенизации, затем охлаждают со скоростью 3 С/ч до 1140 С и далее охлаждают со скоростью 100 С/ч до комнатной температуры. Монокристаллы отделяют от застывшего расплава механическим путем. Размеры монокристаллов 0,7 х 0,7 х х0,3 мм, 2,3 х 2,3 х 0,4 мм. Выход монокристаллов составляет 7,6, что намного превосходит выход кристаллов по способу-прототипу (-1 /).

Пример 3. Выращивание монокристаллов Nd Ва2Си07 — Д.

B платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, г; NdzOs 39,08; ВаСОз

99,28; СиО 61,64, что соответствует составу, мол.%: 75 Nd BazCus07-4, 25 (0,5 ВаΠ— CuO).

Тигель с шихтой массой 200 r помещают в электропечь сопротивления с терморегулятором типа "РИФ вЂ” 101". Нагревают со скоростью 80 С/ч до 1280 С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают 8 ч для полной гомогенизации, затем охлаждают со скоростью 2 С/ч до 1140 С и далее охлаждают со скоростью 100 С до комнатной температуры. Монокристаллы отделяют от застывшего расплава механическим путем. Размеры монокристаллов 1 х 1,2 х 0,5 мм .

В таблице приведены сравнительные данные режимов выращивания и свойств высокотемпературных сверхпроводящих монокристаллов, полученных по предлагаемому способу и способу-прототипу и аналогу.

Примеры реализации способа и сравнение значений параметров, приведенных s таблице, показывают, что предложенный способ выращивания монокристаллов обеспечивает достижение поставленной цели и по сравнению с аналогом и прототипом (примеры 16 и 17) увеличивает выход годных кристаллов в 6 — 8 раз., Параметры монокристаллов оптимальны (Tc = 94К, ATc = 1,5К) и получены в предложенных тепловых условиях выращивания монокристаллов на воздухе без дополнительной термообработки, Выход за граничные значения предлагаемых параметров не обеспечивает достижения поставленной цели (примеры 4 — 6 табл и цы). (56) D,l . Kaiser, F,Holtzberg, В,Scotl, Growthof YBazCus0x Single Crystals — Appl, Phys. Lett„1987, v.51, N 13, р.1040 — 1042, 1522792

Охлаждение до Т, С

Нагрев до Т, С

Скорость охлажде. ния, aC/÷

Соотношение оксидов в растворе-расплаее (мол. $) Выдержка расплаПример ва, ч

2.5

73 т ВагСцзОт-ч) — 27

1150

1290 (0,5BaO-CuO)

74 т ВагСцзОг-д -26

2.5

1145

1285 (05 ВаО- CuO) 75 66ВагСозОт-д-25

1140

1280 (0,5 BaO- CuO) 71 УВагСцзОт — д-29

1150

1290 (0.5 BaO- CuO) 79 т ВагСцз От — д-21

1140

1280 (0,5 BaO- CuO) 75 Gd Ba Cua 07 25

2.5

1140

1280 (0.3 ВаО - CuO) 73 УВагСцзОт-д 27

1150

1290 (0,8 ВаО - CuO) 73 Gd ВагСозОт-д -27

1150

2,5

1300 (0,5 ВаО - CuO) 74 УВагСцз07-д-26

1 140

1260 (0.5 BaO - CuO) 75 GdBaaCua07 25

1150

1290

0.5

10 (0,4 ВаО- CuO) 73 т ВагСцзОт-д -27

1140

1280 (0.58aO-CuO)

74 УВагСцзОт-д-26

1180

1290

12 (0,5 ВаО - CuO)

73 т ВагСцзОт-д — 27

1110

1280

13 (0,4 ВаО - CuO) 73 Увагсцзот — д -27

2.5

1140

1280 (0,5 ВаО - CuO) 74 УВагСцзОт-д-26

1150

1290

15 (0,4 ВаО - CuO)

30 УВагСиз01-д-70 Сц

4-25

800

1075

3.3

Тконн

1400

17

20 YBaaCU307&-80 СцО

Продолжение таблицы

Сверхпроводящие свойства

Выход кристаллов,(Размеры монокристаллов,мм

При/ьт,, К

Тс, К мер

1,5

6.5

6,8

7.6

Не обнаружены кристаллы сверхпроводящей фазы

0,2х0,2х0,01

0.4х0.3х0.05

Получен поликристаллический спек

Не обнаружены кристаллы сверхпроводящей фазы

Не получен расплав

1О )Получены монокристаллы с теми же параметрами но значительно удлиняется технологический цикл

Y,Hidaka, Y,Enomoto, М.Suzuki, Single

Crystals Growth of (La)->Ax)2Cu40s and

О,бхб,бх0,2

1,2 х1.2х0,3

2,5x2,5х0,4

0.7х0,7х0.3

2.5х2.5х0,4

0.7х0,7х0.3

2,3х2.3х0,4

УВа С())07 — Д вЂ” I.Cryst. Growth, 1987, ч. 85, р,581 — 184.

1522792

Продолжение таблицы

Выходкристаллов, $

Сверхпроводягцие свойства

Размеры монокристаллов, мм.

ПриЬТ<,К

То K мер

0,4х0,4х0.005

Получен поликристаллический спек

Получены монокристаллы с теми же параметрами, ноаначительно удлиняется технический процесс

94

0.3х0,3x0.04

Получены монокристаллы с теми же параметрами, но значительно удлиняется технологический цикл

55-85

60-90

1,0x1,0х0,01

0,5x0,5х0,03

1,0x2,0õ0, 1

Образование основнои фазы незначительное ь1

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ВЫСОКО 20

ТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ

МОНОКРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ

ВВагСизО7 — ь, где  — редкоземельный элемент, включающий нагрев кристаллообразующих оксидов и растворителя, 25 содержащего СиО, выдержку полученного раствора — расплава и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода монокристаллов, в растворитель дополнительно вводят оксид бария в молярном соотношении ВаО к СиО

0,4 — 0,5, кристаллообразующие оксиды берут в соответствии с составом ВВа Сиз07 при их соотношении с растворителем, мол,% . (73 — 75): (25 — 27), нагрев ведут до

1280- 1290 С, выдержку — в течение 8 — 10 ч, а охлаждение до 1140 - 1150 С - со скоростью 2 - 3 С / ч, 1522792

Составитель В.Безбородова

Редактор Г.Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор М, а,, Заказ 3335

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,, ..

Дерез юг

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5