專利名稱：一種摻鈥的高臨界電流密度高磁通針扎力的高溫超導體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摻雜的超導體，它特別適用于摻鈥的高臨界電流密度高磁通針扎力的高溫超導體。
超導體中臨界電流密度依賴于磁通釘扎中心對磁通線的釘扎力的大小。60年代以來，在傳統(tǒng)超導體的研究中，已經(jīng)得到當釘中心的尺寸接近于超導體的相于長度時，釘扎強度達到最大值。對于傳統(tǒng)超導體，相于長度在1000A數(shù)量級上，這個長度與晶粒尺寸相當。因此，一些研究表明在傳統(tǒng)的A-15超導體中對磁通線的釘扎主要來自晶界。在60-70年代，有人研究了傳統(tǒng)超導體中晶體缺陷(如位錯和夾雜等)引發(fā)的應(yīng)力場對磁通線的釘扎作用，但都是在傳統(tǒng)超導體相于長度(1000A)尺度上的研究結(jié)果。而在高Tc超導體中，相干長度非常短只在10A數(shù)量級上，釘扎中心的尺寸只相當于一個晶胞大小。這樣比起傳統(tǒng)超導體，高Tc氧化物超導體的釘扎更加局域化。在傳統(tǒng)超導體中一些能成為有效的釘扎中心的大尺寸缺陷(象晶界，大塊夾雜等)，在氧化物超導體中可能不再是有效的釘扎中心。因此有人提出了彌散的211相、輻照缺陷、孿晶界、氧缺位和螺形位錯等等有可能成為氧化物超導體中的釘扎中心。但是，在氧化物超導體中有控制地引入上述晶格缺陷在實驗室和在工業(yè)應(yīng)用中都存在不同困難。首先，上述缺陷的引入破壞超導體的晶格結(jié)構(gòu)和超導的單相性;另外，這些缺陷有可能退化為弱聯(lián)接對超導有不利影響;特別是在實際應(yīng)用中和工業(yè)生產(chǎn)中，很難做到規(guī)模生產(chǎn)。
未檢索到有關(guān)的專利文獻?，F(xiàn)將已報導的有關(guān)涉及傳統(tǒng)超導體應(yīng)力的磁通釘扎問題和氧化物超導體中非超導缺陷(如211相、輻照缺陷、孿晶界、氧缺位和螺形位錯等)的磁通釘扎問題的研究論文簡列如下(1)A.M.Campbell and J.E.Evetts，Adv.Phys.21，199(1972).
(2)G.J.Van Gurp，Philips Res.Rep.22，10(1967).
(3)R.M.Scanlan，W.A.Fietz，E.F.Koch，J.Appl.Phys.46，2244(1975).
(4)W.W.Webb，Phys.Rev.Lett.11，191(1963).
(5)L.E.Toth and I.P.Pratt，Appl.Phys.Lett.4，75(1964).
(6)G.W.Crabtree,W.K.Kwok，and A.Umezawa，inQuantum Field Theory as an Interdisciplinary Basis，edited by F.C.Khanna，H.Umezawa，G.Kunstatter，and H.C.lee(World Scientific，1988).
(7)M.Murakami，S.Gotoh，H.Fujimoto，K.Yamaguchi，N.Koshizuka，and S.Tanaka，Supercon.Sci.Technol.4，543(1991).
(8)H.W.Weber and G.W.Crabtree，inStudies of High Temperature Superconductors，edited by A.V.Narlikar(Nova Science，New York，1991).
(9)W.K.Kwok，U.Welp，G.W.Crabtree，K.G.Vandervoort，R.
Hulscher，and J.Z.Liu，Phys.Rev.Lett.64，966(1990).
(10)E.M.Chudnovsky，Phys.Rev.Lett.65，3060(1990).
(11)B.Batlogg，Physica C185-189，xviii(1991).
本發(fā)明的目的在于克服上述的缺點和不足，針對高Tc氧化物超導體具有有別于傳統(tǒng)超導體的相于長度很短的特征，發(fā)明了在Y-123超導體中用不同的稀土元素部分替代Y的方法，在不引入其它非超導缺陷而且不改變Y-123結(jié)構(gòu)框架和超導電性的前提下，較大幅度地提高臨界電流密度。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在Y-123超導體中用不同的稀土元素將35-50%的Y元素替代得到Y(jié)(1-x)RExBa2Cu3O7-δ(x=0.35-0.5)超導體，其臨界電流密度比YBa2Cu3O7-δ有大幅度地提高。此技術(shù)的特點是充分利用了不同稀土元素的123超導相結(jié)構(gòu)相似但晶格尺寸不同的特點，在不改變Y-123結(jié)構(gòu)框架和超導電性的前提下，用摻雜其它稀土元素部分替代Y的方法，利用超導體YBa2Cu3O7-δ和超導體REBa2Cu3O7-δ晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力場有效地對磁通線起釘扎作用，大幅度地提高臨界電流密度而無需引入其它非超導缺陷。
本發(fā)明的摻鈥的高臨界電流密度高磁通針扎力的高溫超導體的組成式如下Y(1-x)HoxBa2Cu3O7-;
其中X＝0.35～0.5在YBa2Cu3O7-中用稀土Ho部分替代Y得到超導體Y(1-x)HoxBa2Cu3O7-δ(x＝0.35-0.5)。實驗結(jié)果表明，此超導體的結(jié)構(gòu)仍保持Y-123結(jié)構(gòu)框架和較高的超導轉(zhuǎn)變溫度(～90K)。HoBa2Cu3O7-δ的晶格參數(shù)與YBa2Cu3O7-δ差別適中，細小的HoBa2Cu3O7-δ晶粒更加彌散地分布，而很少富集。此時晶格失配引發(fā)的應(yīng)力場對磁通線有較強的釘扎作用，這一點我們已在理論上給予證實。
本發(fā)明的特點在于1.首先在理論上用首創(chuàng)的有效缺陷模型解決了由于摻雜其它稀土元素造成樣品局域晶格失配所形成的應(yīng)力場分布的問題，并在此基礎(chǔ)上，得到了此時的應(yīng)力場對磁通線的釘扎力(與傳統(tǒng)超導體中缺陷應(yīng)力場釘扎力同數(shù)量級)，證實了應(yīng)力場可以成為有效的磁通釘扎中心。
2.利用稀土元素部分替代Y使得銅氧化物超導體Y-123中局晶格失配形成的應(yīng)力場對磁通線的有效釘扎作用，在不引入其它非超導缺陷而且不改變Y-123結(jié)構(gòu)框架和超導性的前題下，大幅度提高了臨界電流密度。
3.具有較高的超導轉(zhuǎn)變溫度，Tc～90K。
4.此技術(shù)簡單，有規(guī)模生產(chǎn)和使用的前景。
下面結(jié)合實施例1至3和附

圖1對本發(fā)明做詳細說明附圖1Y(1-x)HoxBa2Cu3O7-δ體系中，Ho摻雜濃度x與臨界電流密度的關(guān)系。
實施例1在YBa2Cu3O7-δ中用稀土Ho部份替代Y得到超導體Y(1-x)HoXBa2Cu3O7-δ其中X＝0.35。選用稀土Ho是利用了Ho和Y在原子尺寸上的差異以及YBa2Cu3O7-δ和HoBa2Cu3O7-δ晶格參數(shù)差別適中，Ho摻呆造成的晶格失配引發(fā)的應(yīng)力場對磁通線有較強的針扎作用，從而大幅度提高臨界電流，摻雜導致的應(yīng)力針扎中心對單位長度磁通線的針扎力可達8.55×10-2dyn/cm。采用通常的制備工藝和燒制溫度的條件下，Ho摻雜替代Y后，臨界電流密度Jc(x)有明顯提高，比沒有摻雜的YBa2Cu3O7-能提高臨界電流密度85%，此時超導樣品的結(jié)構(gòu)仍保持Y-123結(jié)構(gòu)框架和較高的超導溫度，Tc～90K，無須引入其他非超導相作為針扎中心。
實施例2所需各元素配比和制備工藝如實施例1，其中X＝0.4，摻雜導致的應(yīng)力針扎中心對單位長度磁通線的針扎力可達8.55×10-2dyn/cm，比沒摻雜的YBa2Cu3O7-δ能提高臨界電流密度100%以上，Tc～90K。
實施例3所需各元素配比和制備工藝如實施例1，其中x＝0.5，摻雜導致的應(yīng)力針扎中心對單位長度磁通線的針扎力可達8.55×10-2dyn/cm，比沒摻雜的YBa2Cu4O7-δ能提高臨界電流密度80%，Tc～90K。
權(quán)利要求
1.一種摻鈥的高臨界電流密度高磁通針扎力的高溫超導體，其特征在于組成為Y(1-x)HoxBa2Cu3O7-δ；其中X=0.35-0.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種摻鈥的高臨界電流密度高磁通針扎力的高溫超導體，其特征在于組成為Y
文檔編號C04B35/50GK1098548SQ93112818
公開日1995年2月8日 申請日期1993年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月24日
發(fā)明者趙忠賢, 李陽, 周廉 申請人:中國科學院物理研究所