Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе литий-теллурид сурьмы

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами. Порошок теллурида сурьмы с металлическим литием нагревают в реакторе до температуры 250°С под вакуумом 5×10^-4 Торр, выдерживают в течение 2 ч и охлаждают до комнатной температуры. Обеспечивается получение сверхпроводника в системе литий-теллурид сурьмы с температурой перехода в сверхпроводящее состояние 60 К при одновременном повышении воспроизводимости результатов синтеза. 1 ил.

 

Изобретение относится к области технологии получения высокотемпературных сверхпроводников и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

В практике физических исследований известны высокотемпературные сверхпроводники, полученные в различных системах металл-оксид металла. Имеются физические предпосылки к обнаружению таких сверхпроводников и в системе литий-теллурид сурьмы. В научной литературе сведений об исследованиях этой системы обнаружить не удалось.

Из уровня техники известен способ получения сверхпроводника теллурида железа нестехиометрического состава FeTe_1+x (x=0; 0,2; 0,4). По этому способу на несверхпроводящие подложки состава (LaAlO₃)_0,3(SrAl_0,5Ta_0,5O₃)_0,7, MgO, SrTiO₃ и LaAlO₃ лазерным напылением наносили пленки теллурида железа толщиной 100-500 нм состава Fe_8,9Te в вакууме 4×10^-5 Па при температуре 540°С. Далее пленки отжигали в вакууме при 600°С в течение 24 час. Температура перехода в сверхпроводящее состояние полученных образцов составляла 13 K [Y.Han et al. Superconductivity in iron telluride thin films under tensile strength, PRL (2010) v.104, 017003]. К недостаткам этого способа следует отнести технологическую сложность и большую продолжительность процесса. Кроме того, температура перехода в сверхпроводящее состояние полученных пленок довольно низкая, всего 13 K.

Задача изобретения - получение сверхпроводника в системе литий-теллурид сурьмы с высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние, упрощение технологии получения при одновременном повышении воспроизводимости результатов синтеза.

Решение поставленной задачи достигается тем, что используется способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе литий-теллурид сурьмы, включающий нагрев порошка теллурида сурьмы и образца металлического лития в реакторе до температуры 250°С под вакуумом 5×10^-4 Торр, выдержку в течение 2 ч и охлаждение до комнатной температуры. В предлагаемом способе реализуется идея, состоящая в частичном восстановлении теллурида сурьмы литием, в результате чего образующийся теллурид лития покрывает поверхность, создавая интерфейс на поверхности металлического лития при температуре выше температуры плавления лития (179°С).

Результат такого взаимодействия поясняется рисунком, на котором показаны результаты измерения температуры сверхпроводящего перехода на материале, полученном с помощью именно этого способа.

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника осуществляется следующим образом. Порошок теллурида сурьмы состава Sb₂Te₃ вместе с кусочком металлического лития помещают в кварцевый трубчатый реактор, который откачивают до остаточного давления 5×10^-4 Торр. После этого ампулу отпаивают и помещают в печь, нагретую до температуры 250°С, т.е. до температуры, которая выше температуры плавления лития (179°С). Образец выдерживают в печи в течение 2 часов. По окончании процесса ампулу извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры и измеряют магнитную восприимчивость полученного образца в переменном магнитном поле с целью обнаружения сверхпроводящего перехода.

Пример реализации способа.

В качестве исходных материалов использовали порошок теллурида сурьмы состава Sb₂Te₃ (300-500 мкм) чистотой 99,99% и металлический литий чистотой 99,99%. Навеску порошка теллурида сурьмы массой 0,6 г и кусочек металлического лития массой 0,23 г помещали в кварцевую ампулу диаметром 6 мм и длиной 50 мм. Ампулу откачивали до остаточного давления 5×10^-4 Торр и отпаивали (герметизировали). После этого ампулу помещали в печь сопротивления, нагретую до температуры 250°С, и выдерживали в печи в течение 2 часов. По окончании процесса ампулу извлекали из печи, охлаждали до комнатной температуры и проводили измерение магнитной восприимчивости в переменном магнитном поле. Результаты измерения представлены на рис.1: переход полученного образца в сверхпроводящее состояние составил 60 K.

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе литий-теллурид сурьмы, включающий нагрев порошка теллурида сурьмы с металлическим литием в реакторе до температуры 250°С под вакуумом 5·10^-4 Торр, выдержку в течение 2 ч и охлаждение до комнатной температуры.