[发明专利]高温超导体

说明书

本发明的公开了一种Bi(pb)Sr(ca)‑CuOx系超导材料，具有5或8.7倍钙钛矿晶胞超结构的相。

技术领域

本发明涉及Bi-Sr(Ca)-CuOx系高温超导体。

背景技术

Bednorz和Müller已公开了镧-锶-铜氧化物系超导体，这类超导体具有以前从未达到过的由普通导体跃迁为超导体的高转变温度。钇-钡-铜氧化物所达到的转变温度为70至90K。最近公开的另一系超导体，即铋-锶-钙-铜氧化物业已进行了深入的研究，所研究的问题涉及烧结过程中，诸如烧结温度、烧结时间和氧气分压力等烧结参数的影响。

上述第二种材料的制造是采用粉末原料，经混合、碾磨和冷压后，置于氧化锆板上，在微处理机控制的炉中进行烧结。在空气中进行烧结的烧结温度为800，860，880，900℃，烧结时间长达10小时。将金属与试样接触，测量其电特性；通过测量材料周围线圈的感应率测定各种材料的磁性。

发明内容

本发明的任务在于提供超过90K或等于105K的高转变温度的高温超导材料的化学组分。

本发明的任务的材料是通过下列组分解决的，即：

其中，0.01＜x＜0.5，

0≤y＜x＜0.5，

0≤d，

0≤u，

d约等于2y或u，u为0.1至0.3，或u＝0.2±10％。该种材料除杂质外，不含有铅，晶胞结构中基本上不含有铋。

本发明的基础是：

测量规定组分的分子式为BiSrCaCu2Ox系的超导材料试样中电阻和电感的急速下降；测量零电阻与55至175K温度的相关性。零电阻与温度的相关曲线给出在空气中和在860°至880℃温度下经过长达10小时烧结的材料的电阻降低的两个阶段。采用相应的线性外推法得到超导相变的温度值为100至105K。

这项结果被认为很容易重复，而且经过较长时间烧结的试样也很容易冲压。在900℃和900℃以上烧结温度的试样上，观测到半导体性能。

在本发明范围内所进行的广泛研究，其目的在于从所研究的具有二相或多相结构的材料中，能够研制出一种其结构可得到转变温度为100至105K的超导材料。

本发明的另一基础在于上述材料是多相的，而且两种超导材料共存，其中之一具有上述的高转变温度。

本发明人成功地发现，具有大约105K转变温度的这种材料至少主要是由铋-锶-钙-铜氧化物系的相，尤其是由铅部分取代铋的材料组成的。从《科学》(Science，239卷，1988年2月，1015-1016页，尤其是图3)已知，含有规定组分氧化铋-锶-钙-氧化铜系的超导材料具有层状结构，其氧化铋层与由氧化锶-氧化铜-氧化钙(锶)-氧化铜-氧化锶组成的层序可以互相置换。

在导致本发明的研究中确认，晶格常数a＝0.54nm和C＝3nm(由电子显微镜衍射测定)的相，即与由上述出版物公开的相一样，具有80K的转变温度。但是还确认了存在另一个相，其晶格常数a也等于0.54nm，而晶格常数C＝3.6nm，更精确地说为3.7～3.8nm。更深入的研究还进一步了解到，这个相除了技术上具有特殊优点的超导特性之外，还具有105K的更高的转变温度。

这种超导材料具有至今所分析的A-面心正交对称的正交晶格。在<010>轴中的电子显微镜衍射图能分辨出A-面心正交晶格和F-面心正交晶格。