[发明专利]一种铁基空穴型超导材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导材料及其制备方法，特别是涉及一种空穴型(La_1-xAn_x)OFeZ(其中，0.05＜x＜0.25，An＝Ba、Sr、K或Na；Z＝As，Sb)的铁基超导材料及其制备方法。

背景技术

目前类似材料，即层状氧磷化合物，可统一表达为LnOMPn(其中Ln＝La和Pr；M＝Mn，Fe，Co和Ni；Pn＝P和As)的四元化合物。其中的一部分(LaOFeP，LaONiP)2006年被发现在低温下(3-5K)表现出超导电性。而最近Kamihara等人(Y.Kamihara，T.Watanabe，M.Hirano，and H.Hosono，J.Am.Chem.Soc.xxx，xxxx(2008))在氟掺杂的La[0_1□xF_x]FeAs中发现的起始转变温度高达26K的超导电性，引起了超导界的广泛关注，并且掀起了研究新型超导材料的新一轮的热潮，他们特别指出只有电子型掺杂，即F替换氧的样品超导，而空穴型掺杂不超导。

发明内容

本发明的目的之一是用Ba、Sr、K或Na等低价金属替换三价La金属方法，通过固态反应技术合成空穴型超导体(La_1-xAn_x)OFeZ(其中，0.05＜x＜0.25，An＝Ba、Sr、K或Na；Z＝As，Sb)材料，实现空穴掺杂超导；该材料的超导转变温度达到26-35K。

本发明的另一目的是提供一种利用固态反应方法，在高温下制备空穴型超导材料(La_1-xAn_x)OFeZ(其中，0.05＜x＜0.25，An＝Ba、Sr、K或Na；Z＝As，Sb)的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供的铁基空穴型超导材料，其组成用如下公式表示：

(La_1-xAn_x)OFeZ；

其中，0.05＜x＜0.25；

An为Ba、Sr、K或Na；

Z为As或Sb。

在上述的技术方案中，所述的铁基空穴型超导材料具有准二维的层状结构；其超导转变温度为26K-35K。

在上述的技术方案中，所述的铁基空穴型超导材料属空穴掺杂，其载流子浓度为10²⁰-10²²/cm³。

在上述的技术方案中，所述的铁基空穴型超导材料的空间群为P4/nmm，四方结构，晶格常数约为a＝b＝4.03，c＝8.75。

本发明提供的铁基空穴型超导材料(La_1-xAn_x)OFeZ的合成、制备工艺，采用Ba、Sr、K或Na等低价金属替换三价La金属，通过改变材料中的电荷浓度，达到空穴掺杂的目的，利用固态反应方法在高温下制备得到铁基空穴型超导材料。

本发明提供的铁基空穴型超导材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备前驱体：利用石英玻璃管封管法或高熔点金属封管法，制备FeAs或FeSb和LaAs或LaSb前驱体样品(其中FeAs和LaAs搭配，FeSb和FeSb搭配使用)；

2)合成：取步骤1)制备好的前驱体，包括FeAs或FeSb和LaAs或LaSb；

并且将FeAs和LaAs搭配，或FeSb和FeSb搭配，与La₂O₃、Fe和AnCO₃(An＝Ba、Sr、K或Na)按(2+x)∶(1-x)∶(1-x)∶(1-x)∶3x的摩尔比称料；

其中0.05＜x＜0.25；其中An为Ba、Sr、K或Na，即按照(La_1-xAn_x)OFeZ的阳离子化学配比，其中，0.05＜x＜0.25，An＝Ba、Sr、K或Na；Z＝As，Sb)称料，混合并研磨，然后压片，密封在高真空的石英管或高熔点金属管中；将其放在马弗炉中加热，在800℃-900℃停留约4个小时后，升温到1100-1300℃，保持40-80小时左右，关闭电源，然后随炉降温就得到单相的(La_1-xAn_x)OFeZ超导材料。

在上述的技术方案中，所述的步骤1)的合成FeAs和LaAs(或FeSb和LaSb)前驱体的具体步骤包括：