[发明专利]金属超导氧化物的制造方法及其制成品

说明书

本发明涉及超导材料。

超导体是一类低于一定临界温度Tc时对电子流基本上具有零电阻的材料。已知某些金属氧化物，例如La_2-xBa_xCuO_4-y、La_2-xSr_xCuO_4-y、Ba₂YCu₃O_9-y等具有超导性。本发明者还发现铕钡铜氧化物，其中铕、钡和铜呈1、2、3比值，即EuBa₂Cu₃O_x，约在85·K转变温度时显示超导性。理想的是这类氧化物以丝或薄膜状来提供，它们的超导性能得到实际应用。

概括地说，本发明特征之一是使理想的超导氧化物的金属元素组合成合金，再使合金氧化成超导氧化物。其中所述金属元素选自La，Ba，Cu，Y和Sr；可以包括La、Ba和Cu；La、Sr和Cu；Y，Ba和Cu，Lu，Ba和Cu；Lu，Sr和Cu；其中较好为比值为1、2、3的铕、钡和铜。该合金可制成丝、带、板、棒或环状。用来制造这些制品的固体合金可由液态产生，通过快速或常规固化处理技术生产出带、粉末、薄片、锭坯、板或铸造型材。快速固化处理技术包括熔料旋压成带，和用惰性气体雾化处理成粉末或喷雾沉积。常规固化处理技术包括冷铸、铸锭、压铸和离心浇铸。先对固体合金进行热机械处理，使其构成最终的有用形状，再氧化成超导氧化物。热机械处理技术包括拨丝、挤压、共挤压、热等压和轧制。

该合金还可以在管、丝、棒或成形制品(如环)上形成较厚涂层形式提供。较厚合金涂可通过衬底金属或合金坯与本合金粉末的共挤压来形成，从而制成丝、棒或管，并且所述丝可绕金属芯缠绕，以产生超导磁场。还可用等离子体喷涂或溅射把本合金组分涂敷在许多具有用形状(如环型管)的衬底金属或合金上，得到合金涂层。此外，可通过把衬底金属或合金例如丝在本液态合金中热浸得合金涂层。

氧化前的合金还可呈薄膜状形成在金属、绝缘体或半导体衬底上，如集成电路的约瑟夫森结装置中所应用的。该合金薄膜可由化学气相淀积、真空蒸发、溅射、分子束取向生长、离子束混合和离子注入法制成。

本发明的另一方面特征是超导氧化金属复合物中的贵金属相(指与形成的超导氧化物相比较，在反应条件下，所用的贵金属的氧化物在热力学上是不稳定的)与超导氧化物紧密混合达到所要求的机械性能。在最佳实施例中，贵金属最初作为合金元素与氧化物的金属元素一起存在，然后，在不引起贵金属氧化而使氧化物的金属元素转变为超导氧化物的条件下，氧化该合金。贵金属沉淀为基本上是纯的细碎金属相(而不作为第二氧化物相)该金属相与最终复合物中的超导氧化物紧密混合，氧化物相在整个复合物中是连续的(或几乎连续)。贵金属可以是不同于氧化物中金属元素的金属元素，例如Au、Pt、Pd或Ag，并且还可以是过量的(化学计量)氧化物的金属元素中的元素之一，如铜(这里所述的金属元素同上文，其中也是比值为1、2、3的铕、钡和铜较好)。超导氧化金属复合物显示出改进的机械性能(强度、韧性等)，因为这些性能是取决于金属相，而不是脆性氧化物相。同样所述合金可在所述氧化步骤前成形，呈丝、带、板、棒或环状。成形可通过拨丝，挤压，共挤压，热等压或轧制等方法。也同样可在所述氧化步骤前先形成合金涂层，涂层可由共挤压，热浸涂，喷雾沉积，溅射或等离子体喷涂制成。另外在氧化步骤前还可先形成合金薄膜，通过化学气相沉积，真空蒸发，溅射，分子束取向生长，离子束混合或离子注入形成来制得薄膜。

适宜氧化物的实例在下述参考文献中作了介绍，这里用作引证，作为本申请书的一部分。