Способ обработки монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников

 

Изобретение относится к получению монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников на основе сложных оксидов, обеспечивает сокращение времени процесса. Кристаллы, полученные из расплава смеси исходных оксидов, выдерживают при 250- 380°С в кислородно-озонной смеси, содержащей 1-5 об.% озоНа, в течение 1-2 ч. Обработанные кристаллы УВа2СизО -5 и В г5г2СаСи2О2 имели температурный интервал перехода в сверхпроводящее состояние 94-92 и 80-75 К соответственно. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1675410 А 1 (51) 5 С 30 В 33/02, 29/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ1Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662129/26 (22) 14.03.89 (46) 07.09.91. Бюл. № 33 (71) Институт физики твердого тела АН

СССР (72) А. В. Крашенинников, Б. Г. Карепов, В. И. Кулаков, P. К. Николаев, Н. С. Сидоров и В. В. Рязанов (53) 621.315.592 (088.8) (56) Makoto Hikita at al. Growth of superconducting single-crystal Bi — Sr — Са — Cu—

О compounds. — 1. of Crystal Growth, 1988, ч. 91, р. 282 — 286.

Александров И. В. и др. Новые данные о зависимости критической температуры от содержания кислорода в сверхпроводящем соединении УВагСизΠ— Письма в ЖЭТФ, 1988, т. 48, вып. 8, с. 449 — 452.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к методам получения монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников на основе сложных оксидов.

Целыробретения — сокращение времени процесса.

Пример 1. Для отжига берут монокристаллы состава У1ВагСцз07 e размером

-1,5к,1) 0,2 мм, полученные плавлением смеси оксидов. Температурный интервал перехода исходных монокристаллов в сверхпроводящее состояние составляет AT, 94—

73 К. Монокристаллы помещают в кварцевую лодочку и кварцевый трубчатый реактор. Через озонатор со скоростью 100 мл/мин пропускают кислород, что создает концентрацию озона на выходе до 5%. Полученную кислородно-озонную смесь подают в реактор, поднимают температуру до 350 С и отжигают монокристаллы в течение 1,5 ч, после чего охлаждают вместе с печью до (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

СВЕРХПРОВОДНИКОВ (57) Изобретение относится к получению монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников на основе сложных оксидов, обеспечивает сокращение времени процесса.

Кристаллы, полученные из расплава смеси исходных оксидов, выдерживают при 250—

380 С в кислородно-озонной смеси, содержащей 1 — 5 об.% озона, в течение 1 — 2 ч. Обработанные кристаллы YBa>CuaO> b u

В1г5ггСаСигОг имели температурный интервал перехода в сверхпроводящее состояние 94 — 92 и 80 — 75 К соответственно. 3 табл. комнатной температуры. Температурный интервал перехода обработанных монокристаллов в сверхпроводящее состояние AT, составляет 94 — 93 К при измерении индуктивным методом.

Пример 2. Для отжига берут монокристаллы состава В1г5ггСаСигО, размером

-2к, 1,5)(0,2 мм, полученные по способу из нестехиометрического расплава исходных оксидов. Температурный интервал перехода исходных монокристаллов в сверхпроводящее состояние составляет 80 — 10 К. Монокристаллы помещают в кварцевую лодочку и кварцевый трубчатый реактор. В реактор подают смесь кислорода и озона до 5% со скоростью 100 мл/мин, поднимают температуру до 350 С и выдерживают монокристаллы при этой температуре в течение 1,5 ч.

Далее печь выключают и охлаждают монокристаллы с печью до комнатной температуры. Температурный интервал перехода об16?5410

Формула изобретения

Способ обработки монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников на основе сложных оксидов путем их выдержки при повышенной температуре в атмосфере, содержащей кислород, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени процесса, выдержку осуществляют при 250 — 380 С в кислородно-озонной смеси, содержащей !в

5 об.о озона, в течение 1 — 2 ч.

Таблица 1 о

Температура отжига, С

Температура термообработки, С,(время 1,5 ч) 230 250 280 300 330 350 380 400

Температурный интервал перехода дТ„, К

УВа Сц О,, Т,, К

Bi„Sr CaCu 0

94-93 94-85

94-93

94-93

94-75 94-90 94-92 94-93

80-22 80-75 80-76 80-76

80-77 80-65

80-77

80-77

Таблица 2

Время термообработки, ч,(температура 320 С) 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0

Температурный интервал перехода дТ, К

УВа Сы30

АТс з

Bi Бг СаСи 0

94-93 94-93 94-93

94-92

94-77

80-52

80-77 80-77 80-77

80-76 работанных монокристаллов в сверхпроводящее состояние составляет 80 — ?? К при измерении индуктивным методом.

В табл. 1 представлены данные по величине ХТ„полученные при разных температурах отжига для соединений YBa>Cu>O>z и В!25г2СаСп О„в табл. 2 — то же, при разном времени отжига, а в табл. 3 — то же, при разной концентрации озона в кислородноозонной смеси для указанных соединений.

Из табл. 1 следует, что при повышении температуры термообработки выше 380 С содержание озона в смеси уменьшается, что вызывает замедление процесса поглощения кислорода и увеличивает продолжительность процесса отжига. Снижение температуры термообработки ниже 250 С также вызывает замедление процесса поглощения кислорода вследствие влияния диффузионного фактора.

Из табл. 2 следует, что увеличение времени термообработки в кислородно-озонной смеси выше 2 ч не приводит к дальнейшему сужению ЬТ„так как за это время кристалл максимально насыщается кислородом. При снижении времени термообработки ниже

1 ч увеличивается значение AT, за счет неполного взаимодействия кристалла с кислородом.

Концентрация озона в смеси зависит от скорости потока и температуры отжига.

Повышение содержания озона выше 5 об.оА, в смесь реализовать не удается вследствие достаточно высокой температуры в горячей зоне реактора, при которой начинается частичное разложение озона. При снижении скорости потока ниже 100 мл/мин содержание озона в смеси на входе в реактор возрастает до 10 об. j, однако вследствие медленной скорости прохождения через горячую зону озон разлагается, недостигая поверхности монокристалла, и на выходе его концентрация в смеси составляет менее

1 об. j . При снижении концентрации озона менее 1 об.Я скорость процесса насыщения кислорода замедляется, что приводит к значительному увеличению длительности процесса термообработки (табл. 3).

Предлагаемый способ позволяет существенно снизить время процесса отжига.

1675410

Т аблица 3

Концентрация Исходный озона в смеси кристалл

7. (время 1 5 ч) (без отжига

94-93 94-93

94-73

80-10

Составитель В. Безбородова

Редактор Н. Рогулич Техред А. Кравчук Корректор Л. Патай

Заказ 2980 Тираж 35ф Подп и с ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О1

Температурный интервал перехода Тс, УВа Сн3 09-6 ьТо

Bi Sr CaCu 0

Концентрация озона в смеси, об.X

0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

94-75 94-92 94-93 94-93

80-17 80-75 80-76 80-76 80-77 80-77