[发明专利]铋-锶-钙-铜-氧高Tc超导体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Bi-Sr-Ca-Cu-O系高Tc超导体及其制作方法。

在传统的Y-Ba-Cu-O系氧化物超导体中，其电阻完全变成零的临界温度Tc一般都较高，如高达90K。然而，为了得到高的临界温度和良好性质，必须使Y∶Ba∶Cu的组成比严格地等于1∶2∶3。而控制这个组成比是相当难的。另外，这种超导体是不稳定的，并且容易与水和二氧化碳发生反应使其性质变劣。同时，这种超导体随它在空气中的放置时间的增加而发生变化。因此处理这种不稳定的超导体时务必十分谨慎，即存放时一定要把它与空气隔开。

现已提出了一种临界温度较高的Bi-Sr-Ca-Cu-O系氧化物超导体。但是，实际上很难确定其制作条件，并且得一的超导体易于分成两个相。其零电阻温度至多为75K，因此没有一种这样的超导体在液氮温度77K下稳定地工作。所以传统的超导体的应用范围大大受到限制。

因此，本发明的一种目的是提供一种性质稳定、临界温度Tx高于液氮温度77K的高Tc氧化物超导体，这种超导体能够应用于各个方面。

本发明的另一个目的是提供一种制作高Tc氧化物超导体的方法。该超导体具有高于液氮温度77K的高临界温度，并且具有稳定的性质，如高起始Tc（onset    Tc）和高偏移Tc（offset    Tc-零电阻温度）。

根据本发明的一个方案，提供了一种包括Bi、Sr、Ca、Cu、O以及至少Pb和Al中的一种的氧化物超导体。Pb和Al中的至少一种与Bi的组成比最好在5∶95到85∶15的范围内。

根据本发明的另一个方案，提供了一种制作高Tc氧化物超导体的方法，包括步骤：把适量的Bi₂O₃、SrCO₃、CaCO₃、CuO以及至少PbO和Al₂O₃中的一种互相混合，得到一种混合物，煅烧该混合物并磨碎，随后把该煅烧后的混合物冷压成形，以及烧结该压制后的混合物。

根据本发明的再一个方案，还提供了一种制作超导体的方法，包括步骤：把适量的Bi₂O₃、SrCO₃、CaCO₃、CuO，以及PbO和Al₂O₃中的至少一种互相混合，得到一种混合物，煅烧该混合物，把煅烧后的混合物熔化，得到一种熔化的材料，以及把该熔化材料在低于该熔化材料的熔点的温度下退火。

由参照附图对一些最佳实施例的下述叙述可以更充分地体现本发明的上述及其它目的、特征、优点，其中，

图1到图3表示本发明的超导体的温度与其电阻率之间的关系，

图4表示本发明的另一种超导体的铅Pb含量与偏移Tc之间的关系，

图5表示本发明另一种超导体温度与其电阻率之间的关系，

图6表示图5所示超导体X-射线衍射图，

图7表示本发明的煅烧温度变化的另一些超导体X-射线衍射图，

图8表示图7所示试样（d）的温度与其磁化强度之间的关系，

图9到图12表示本发明的另一些超导体的各种成分含量与偏移Tc之间的关系。

下面结合最佳实施例并参照相应附图说明本发明。

本发明的高Tx超导体是Bi-Sr-Ca-Cu-O系稳定的氧化物，它主要包括铋（Bi）、锶（Sr）、钙（Ca）、铜（Cu）、氧（O），还包括至少铅（Pb）和铝（Al）中的种。这种高Tc氧化物超导体的临界温度Tc高到83到95K左右，高于液氮温度77K，铅（Pb）和铝（Al）加至少一种与铋（Bi）的组成比在5∶95到85∶15范围内，最好是10∶90到60∶40。超出该比例范围，临界温度Tc将变低。

本发明的超导体包括由下列式子表示的至少一种成份：

（Bi_1-xPb_x）₂Sr₂Ca₁Cu₂Oy

（Bi_1-xAl_x）₂Sr₂Ca₁Cu₂Oy

（Bi_1-xPb_x）₂Sr₂Ca₂Cu₃Oy以及