專利名稱：銥摻雜鐵基超導(dǎo)體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵基超導(dǎo)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
2008年初，科學(xué)家相繼報(bào)告發(fā)現(xiàn)了一類新的高溫超導(dǎo)材料一一鐵基超導(dǎo)材 料，引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。日本科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)，La[OLxFJFeAs化合物在 臨界溫度26K時(shí)，具有超導(dǎo)特性。隨后，中國科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)，Sm[Oo.85F(H5]FeAs 化合物在臨界溫度43K時(shí)變成超導(dǎo)體，Laa87Sro.13OFeAs化合物在臨界溫度25K
中通過摻雜實(shí)現(xiàn)的。研究發(fā)現(xiàn)，通過摻雜在ReOFeAs體系中注入電子或空穴都 有可能得到新的超導(dǎo)體，例如，在GdOFeAs中摻入Th可得到臨界溫度為56K 的GUhxOFeAs超導(dǎo)體。這一系列鐵基超導(dǎo)材料都具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，它們 在有些方面與銅基超導(dǎo)材料相似。新的鐵基超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)能為探究高溫超導(dǎo) 機(jī)制提供一個(gè)更清晰的方向和思路。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提出 一種新的銥摻雜鐵基超導(dǎo)體，該超導(dǎo)體的超導(dǎo)性能 穩(wěn)定，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高，制備簡(jiǎn)單。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是 一種銥摻雜鐵基超導(dǎo)體， 其分子式為SmOFei-JrxAs, 0.05SxS0.33。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是鐵基材料SmOFeAs體系中，F(xiàn)e3+ 的離子半徑為64pm,而本發(fā)明中摻入的雜質(zhì)材料Ir"離子的半徑為68pm,它們 的離子半徑非常接近，從而Ir元素可以替代4錄材料SmOFeAs體系中的Fe元 素進(jìn)入鐵基材料的晶格結(jié)構(gòu)，不會(huì)改變鐵基材料SmOFeAs的晶體結(jié)構(gòu)，并且可 以大范圍的替代。同時(shí)，由于Ir"離子比Fe"離子的化合價(jià)高+l價(jià)，用I,離子 替代Fe"離子時(shí)，給鐵基材料SmOFeAs體系中注入了更多的電子，使電子濃度 增加，并可以通過調(diào)整Ir的摻入量來調(diào)整鐵基超導(dǎo)材料SmOFei-xIrxAS體系中電子載流子的濃度，從而改變摻雜Ir的鐵基超導(dǎo)材料SmOFei_xIrxAs的超導(dǎo)性能。 本發(fā)明的銥摻雜鐵基超導(dǎo)材料的X射線衍射圖結(jié)果表明，其具有四角 ZrCuSiAs型結(jié)構(gòu)，單相性較好。電磁性能測(cè)量結(jié)果表明，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下， 觀察到明顯的零電阻現(xiàn)象，而且具有很好的抗磁性能。且其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高， 最高可達(dá)21K?？梢?，本發(fā)明的新材料SmOFeLxIrxAs具有良好的超導(dǎo)應(yīng)用前景。 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種制44^摻雜鐵基超導(dǎo)體的方法。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第二個(gè)發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是 一種制備銥摻雜鐵 基超導(dǎo)體的方法，其作法是將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeklivAs, 0.05^^0.33的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹，然后 密封于真空石英管中，1150 1170。C燒結(jié)36-60小時(shí)，即得。本發(fā)明的制備方 法簡(jiǎn)單，實(shí)施方便。
上述的除燒結(jié)外的所有操作均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。這樣做可以防止原 料中Sm、 Fe及As的氧化，進(jìn)一步確保制得物中氧的量由原料中氧的量來精確 控制，保證制得物的超導(dǎo)電性。同時(shí)也可避免有毒的As及其氧化物對(duì)操作人員 的傷害。
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmOFeo.85lr(U5As超導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變 化曲線。其中縱坐標(biāo)為電阻率(Resistivity),單位為電磁學(xué)單位((mQxm)); 橫坐標(biāo)為溫度，單位為K(Kelvin)。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmOFeo.85Ir0.15As超導(dǎo)體的磁化曲線。其中 縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電磁學(xué)單位(emu/g);橫坐標(biāo)為溫度，單位為 K(Kelvin)。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmOFeo.85Ir(n5As超導(dǎo)體的X射線衍射圖譜。 其中縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度，單位為任意單位；橫坐標(biāo)為衍射角26，單位為度 (deg)。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmOFe0.85Ir0.15As超導(dǎo)體的名文大5000倍掃描 電子顯微鏡(SEM)照片及其能譜圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe0.85Ir0.15As即SmOFei.xIrxAs, x=0.15 的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹，然后密封于真空 石英管中，1160。C燒結(jié)36小時(shí)，即得。
圖1為用本例方法制得的SmOFe。.85Irai5As超導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化曲 線。由圖1可明顯觀察到零電阻現(xiàn)象，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為21K;圖2為本例方 法制得的SmOFeo.85lrcu5As超導(dǎo)體的磁化曲線。由圖2可見，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以 下，其抗磁性能好；圖3為用本例方法制得的SmOFeo.85lr(U5As超導(dǎo)體的X射線 衍射圖譜，由圖3可知SmOFeo.8sIr(U5As超導(dǎo)體具有四角ZrCuSiAs型結(jié)構(gòu)；圖4 為用本例方法制得的SmOFeo.8sIr(U5As超導(dǎo)體的掃描電子顯微鏡(SEM)照片， 超導(dǎo)體樣品的形貌特征為片狀；圖中的插圖為片狀樣品的能鐠圖，從能譜圖可 以看出所制得樣品中含有Sm、 Fe、 Ir、 As、 O。這些測(cè)試結(jié)果說明，本發(fā)明的 新材料SmOFe^IrxAs具有良好的超導(dǎo)應(yīng)用前景。 實(shí)施例二
將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe0.95Irao5As即SmOFe^IrxAs， x=0.05 的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空環(huán)境中U50。C下，燒結(jié)48小時(shí)，即得SmOFe,Ir,As超導(dǎo) 體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為13K。 實(shí)施例三
將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeo.9Ir(nAs即SmOFe^IrxAs, x=0.1 的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空環(huán)境中116(TC下，燒結(jié)40小時(shí)，即得SmOFe0.95Ir0.05As超導(dǎo) 體，實(shí)-瞼測(cè)得其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為17.2K。 實(shí)施例四
將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeo.8Iro.2As即SmOFe^IrxAs, x=0.2 的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空環(huán)境中U5(TC下，燒結(jié)化小時(shí)，即得SmOFe,Ir,As超導(dǎo)體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為16K。 實(shí)施例五
將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe。.75Iro.25As即SmOFe^IrxAs, x=0.25 的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空環(huán)境中1160。C下，燒結(jié)48小時(shí)，即得SmOFe,Ir謹(jǐn)As超導(dǎo) 體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為15.6K。 實(shí)施例六
在氬氣保護(hù)氣氛下，將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeQ.7Ira3As即 SmOFe].xIrxAs, x=0.3的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包 裹，然后密封于真空石英管中，在真空環(huán)境中117(TC下，燒結(jié)48小時(shí)，即得 SmOFe。.95Ir。.Q5As超導(dǎo)體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為15.2K。 實(shí)施例七
在氬氣保護(hù)氣氛下，將原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeQ.67IrG.33As 即SmOFei-xIrxAs， x=0.33的化學(xué)計(jì)量比稱量，研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭 片包裹，然后密封于真空石英管中，在真空環(huán)境中117(TC下，燒結(jié)60小時(shí)，即 得SmOFeo,95lro.o5As超導(dǎo)體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為15K。
權(quán)利要求
1、一種銥摻雜鐵基超導(dǎo)體，其分子式為SmOFe1-xIrxAs，0.05≤x≤0.33。
2、 一種制備權(quán)利要求1所述的銥摻雜鐵基超導(dǎo)體的方法，其作法是將原 料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe^IrxAs, 0.05SxS0.33的化學(xué)計(jì)量比稱量， 研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹，然后密封于真空石英管中，1150-1170 。C燒結(jié)36 60小時(shí)，即得。
3、 如權(quán)利要求2所述的制備銥摻雜鐵基超導(dǎo)體的方法，其特征在于所述 的除燒結(jié)外的所有操作，均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銥摻雜鐵基超導(dǎo)體，其分子式為SmOFe<sub>1-x</sub>Ir<sub>x</sub>As，0.05≤x≤0.33。該材料超導(dǎo)性能穩(wěn)定，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高，制備簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C04B35/50GK101456736SQ200910058030
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者崔雅靜, 勇 張, 程翠華, 勇 趙, 陳永亮 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)