[发明专利]一种新型Pt掺杂尖晶石结构超导材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一系列化学通式为CuRh_2‑xPt_xSe₄(0≤x≤0.7)的一种新型Pt掺杂尖晶石结构超导材料及其制备方法，从属于量子功能材料制造技术领域。本发明使用传统高温固相法，通过将相应化学计量比的高纯度Cu，Rh，Pt和Se粉末(纯度≥99.9％)充分研磨后放在石英管中，随后抽真空并将其密封，把密封的装有原材料的石英管放入炉子中，在825℃烧结240h，得到CuRh_2‑xPt_xSe₄(0≤x≤0.7)的多晶粉末。将多晶粉末充分研磨后进行压片，将片状样品放入真空密封的石英管中，以825℃烧结48h，得到片状CuRh_2‑xPt_xSe₄(0≤x≤0.7)样品。使用综合物理性能测试系统(PPMS)，通过测量样品的电导率、磁性性质、比热容等物理性质的低温表现，最终确定目标产物具有超导电性。

技术领域

本发明属于功能材料制造技术领域，具体涉及一系列化学通式为CuRh_2-xPt_xSe₄(0≤x≤0.7) 的新型Pt掺杂尖晶石结构超导材料及其制备方法。

背景技术

超导材料是一种在临界温度下出现超导体性质的特殊材料，处于超导态的材料不仅具有 零电阻这一理想特性，同时还具有完全抗磁性以及磁通量量子化的独特性质。具备该种特性 使得超导材料的应用前景十分广阔，可以在能源传输、长距离交通运输、特种设备、高能物 理等领域大放异彩。

1908年，昂内斯成功液化氦气，并通过液氦节流膨胀技术可以得到1.5K的低温环境，并 在3年后第一次发现汞的超导现象，使得超导体正式进入科学家们的视野中。自1911年超导 体被发现以来，就凭借其独特的零电阻效应与完全抗磁性吸引着科学界的关注。学界对超导 领域的兴趣未曾减少，从寻找更高超导临界温度的体系到研究超导现象的机理，科学家们正 一步步为超导材料从实验室走向实际应用铺平道路。超导体近乎理想的电磁性能，使其在发 电、输电和储能等能源领域的应用前景极其诱人，同时也具备着新型高性能器件的潜力。

1986年，中国科学家赵忠贤院士发现YBCO体系，凭借其高于液氮温区(77K)的超导转 变温度，铜基超导材料成为第一种高温超导材料，并极大程度地吸引了学界的关注，将对超 导材料的研究推向高潮。直到2008年，铜基超导材料均是超导材料领域的主流材料，科学家 们迫切地想从这种不能被传统的BCS理论所预测及描述地超导材料中探寻出新的超导微观 作用机制，但大都无功而返。而且在对铜基超导材料的不断研究中，科学家们发现作为陶瓷 材料的铜氧化物，其较高的脆性使其难以被加工。这一性质极大地限制了铜基超导材料在工 业界的应用，迫使科学家们将眼光转移到寻找新的高温超导体系中。随后，日本科学家H. Hosono发现LaFeAs_1-xF_x体系，并在之后通过掺杂或引入缺陷等方式，使其临界温度达到至高 约55K，超过BCS理论预测的麦克米兰极限，这证明又一类值得被研究的高温超导体系被发 现了。并且，由于铁基超导体系材料的层状材料结构、较高的上临界场、较低的电子型载流 子浓度，各种超导性能均于铜基高温超导体十分类似。而后美国田纳西大学的戴鹏程研究组 发现了LaFeAsO_1-xF_x中的反铁磁有序态，表明了样品中反铁磁母体的载流子掺杂效应才是铁 基材料产生超导现象的原因，进一步证明了铜基高温超导材料和铁基高温超导材料既有可能 拥有相同的物理作用机制。尽管铁基超导体拥有极高的研究潜力，但时至今日，铁基高温超 导体领域仍未形成一个系统完整的理论体系。国内外科学家们正通过掺杂具有3d、4d、5d轨 道的过渡金属替代铁元素或外加压力调控铁基超导体的超导性能，以期发展出一套系统的理 论体系。