Высокотемпературный сверхпроводящий материал

 

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к процессам синтеза высокотемпературных оксидных сверхпроводников, и может быть использовано для изготовления элементов электронной техники. Техническим результатом изобретения является получение высокотемпературного сверхпроводящего материала с близким к нулю температурным коэффициентом электросопротивления в интервале от 273 до 100K, что позволяет использовать такой материал для изготовления прецизионных низкотемпературных резисторов. Согласно изобретению высокотемпературный сверхпроводящий материал содержит иттрий, барий, медь и кислород, компоненты взяты при следующем соотношении, вес.%: иттрий - 14,13-15,05, барий - 41,30-40,75 медь -28,66-28,28, кислород - остальное. 5 ил., 2 табл.

Изобретение относится к материаловедению, в частности к процессам синтеза высокотемпературных оксидных сверхпроводников, и может быть использовано для изготовления элементов электронной техники.

Известен высокотемпературный сверхпроводящий материал (Чжэнь-Сяо-Дон, Ли-Сан, Голбен и др. Методика изготовления сверхпроводников на основе окиси меди. - Приборы для научных исследований 1989, N 9, с. 3 - 10), содержащий медь, барий, иттрий и кислород.

Однако, электросопротивление данного материала, со строго выдержанной стехиометрией по металлам Y_1.00Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ, в интервале 273 - 100K существенно зависит от температуры, что не дает возможности использовать его в качестве прецизионных резистивных элементов электронной техники.

Целью изобретения является получение высокотемпературного сверхпроводящего материала с близким к нулю температурным коэффициентом электросопротивления в интервале от 273 до 100K, что позволяет использовать такой материал для изготовления прецизионных низкотемпературных резисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в высокотемпературном сверхпроводящем материале, содержащем иттрий, барий, медь и кислород, компоненты взяты при следующем соотношении, вес.%: Иттрий - 14,18 - 15,05 Барий - 41,30 - 40,75 Медь - 28,66 - 28,28 Кислород - Остальное Синтезированы керамические образцы высокотемпературных сверхпроводников составов: Y_1.00Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ (прототип), Y_1.03Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ , Y_1.06Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ , Y_1.10Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ , Y_1.14Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ , Y_1.18Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ , содержащие следующие количества элементов в вес.% (табл. 1).

К смеси растворов хлоридов металлов, взятых в соотношениях, указанных в табл. 1, (150 мл), при непрерывном перемешивании добавляют сначала 400 мл 0,3 М раствора оксалата аммония, затем 200 мл раствора щавелевой кислоты (9 г на 100 мл воды). После перемешивания образовавшийся осадок отделяют от маточного раствора, промывают дистиллированной водой, высушивают и обжигают в алундовом тигле на воздухе при температуре 920-940^oC в течение 120-200 мин. Для получения керамического образца из синтезированного материала его измельчают до мелкодисперсного состояния, прессуют компакты под давлением 105 МПа и спекают на воздухе при 920-940^oC в течение 20-40 мин.

Были измерены резистивные характеристики синтезированных керамических сверхпроводников, содержащих различное количество иттрия. Измерения проводились в температурном интервале от 273 до 77K. Результаты измерений приведены в табл. 2. На графиках 1 - 5 показана температурная зависимость электрического сопротивления синтезированных образцов.

Из данных таблицы можно заключить, что температура перехода в сверхпроводящее состояние (T_с) материалов, содержащих избыток иттрия, не зависит от его величины, что находится в соответствии с установившимся мнением, согласно которому значение температуры перехода определяется прежде всего содержанием кислорода в материале.

Характер же температурной зависимости электрического сопротивления сверхпроводников, содержащих варьируемый избыток иттрия, напрямую зависит от величины этого избытка. Образец состава Y_1.00Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ (прототип) обладает металлическим типом температурной зависимости электросопротивления (фиг. 1, кр. 1). Избыток иттрия в 0,03 г-ат (образец состава Y_1.03Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ ) уже вызывает изменение характера температурной зависимости электросопротивления, приобретающего сложный характер (фиг. 1, кр. 2). У образцов составов Y_1.06-1.14Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ сопротивление не зависит от температуры от 273 вплоть до 100K (фиг. 2, 3, 4). Температурная зависимость сопротивления образца Y_1.18Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ в указанном температурном интервале носит полупроводниковый характер (фиг. 5).

Таким образом, материал, содержащий избыток иттрия от 0,06 до 0,14 г-ат (Y_1.06-1.14Ba_2.00Cu_3.00O_6.5 + δ ), сохраняя свое основное свойство высокотемпературной сверхпроводимости, приобретает новое качество - близкий к нулю температурный коэффициент электрического сопротивления в области температур 273 - 100K.

Рентгенографическим анализом установлено, что все синтезированные высокотемпературные сверхпроводящие керамические материалы монофазны и имеют орторомбическую структуру.

Формула изобретения

Высокотемпературный сверхпроводящий материал, содержащий иттрий, барий, медь и кислород, отличающийся тем, что компоненты взяты при следующем соотношении, вес.%: Иттрий - 14,18-15,05 Барий - 41,30-40,75 Медь - 28,66-28,28
Кислород - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.11.2004        БИ: 31/2004