低温合成法による高温超伝導体の作製と新超伝導物質の探索

低温合成高温超导体及寻找新型超导材料

基本信息

批准号：
09875002
负责人：
小池洋二
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875002/
关键词：
低温合成複合金属水酸塩高温超伝導無限層超伝導体

项目摘要

通常の固相反応法により、約1000℃の高温で焼成して得たSr_2CuO_<3+y>の過剰酸素量はy〜0であるが、複合金属水酸化物 Sr_2Cu(OH)_6を約400℃という低温で焼成するとy〜0.1の相が得られる。また、Ba_2CuO_<3+y>薄膜を350℃以下の低温でオゾン酸化すると、過剰酸素が導入されて超伝導を示す.そこで、複合金属水酸化物(Sr_<1-x>Ba_x)_2Cu(OH)_6を合成し、600℃以下の低温で焼成することにより、過剰酸素が導入された(Sr_<1-x>Ba_x)_2CuO_<3+y>を合成することを試みた。まず、前駆体(Sr_<1-x>Ba_x)_2Cu(OH)_6を合成した。Cu(NO_3)_2水溶液に高濃度NaOH水溶液を加え、その後、Sr(OH)_2+Ba(OH)_2混合水溶液を加えた.複合金属水酸塩は沈殿物として得られ、粉末X線回折の結果、Baが系統的に置換されていることがわかった。次に、得られた前駆体(Sr_<1-x>Ba_x)_2Cu(OH)_6を酸素、または窒素中で12時間、様々な温度(200-600℃)で焼成し、粉末X線回折により相を同定した。300℃以下ではアモルファスであったが、400℃という低温で(Sr_<1-x>Ba_x)_2CuO_<3+y>が得られた。過剰酸素量がy〜0,〜0.1,〜0.3の3つの相が存在し、焼成温度が低温になるほど、また、Ba量が増えるほど、過剰酸素が導入されることがわかった。これは、低温ほど酸素のイオン半径が小さくなり、また、イオン半径の大きなBaが増えるほど酸素は金属イオンに配位しやすくなるためと考えられる.すべての試料で超伝導転移は観測されなかった。まだ、過剰酸素量が足りないと考えられ、さらに低温での合成が必要とされる。この合成法は、複合金属水酸化物前駆体の合成が難しいが、OH基が低温で遊離するため、また、陽イオンが原子レベルでミクロに混合されているため、400℃という低温での試料合成が可能であることがわかった。

通过常规固相反应方法在高温约为1000°C下在高温约为1000°C下算力获得的SR_2CUO <3+Y>的过量氧量为Y-0，但是当复合金属氢氧化物SR_2CU（OH）_6在低温下以低温为400°C钙化时，ca in cal cal sr_2cu（OH）_6的相位。此外，当Ba_2cuo_ <3+y>薄膜在低温下氧化350°C或更低时，引入了多余的氧气并显示了超导性。因此，我们试图合成复合金属氢氧化物（sr_ <1-x> ba_x）_2cu（OH）_6，并在低温为600°C或更低温度下凝固，并合成过量的氧气引入（SR_ <1-x> ba_x> ba_x）_2cuo_ <3+y>）。首先，合成了前体（sr_ <1-x> ba_x）_2cu（OH）_6。将高浓度的NaOH水溶液添加到Cu（NO_3）_2水溶液中，然后加入SR（OH）_2+BA（OH）_2的混合溶液。复合金属羟基盐是作为沉淀物获得的，粉末X射线衍射的结果表明，BA已系统地替换。然后在各种温度（200-600°C）中以氧气或氮气（200-600°C）将所得的前体（sr_ <1-x> ba_x）_2cu（OH）_6钙化12小时，并通过粉末X射线衍射鉴定这些相。尽管温度在300°C或以下是无定形的，但在400°C的低温下获得了（SR_ <1-x> BA_X）_2CUO_ <3+Y>。发现有三个阶段的氧含量为Y-0，至0.1至0.3，并且随着钙化温度降低并且BA含量增加，过量的氧气被引入。这被认为是因为氧的离子半径在较低的温度下降低，并且较大的BA增加了离子半径，因此与金属离子的氧坐标更容易。在所有样品中均未观察到超导转变。人们认为仍然没有足够的多余氧，并且需要在较低温度下的合成。这种合成方法难以合成复合金属氢氧化物前体，但是已经发现，在400°C的低温下样品合成是可能的，因为OH基团在原子水平的低温下释放，并且由于阳离子在原子水平上混合了微混合。