[发明专利]一类掺杂的铁基高温超导材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类掺杂的铁基高温超导材料的制备方法，以此方法可以低 成本、快速地制备出铁基高温超导材料。属于高温超导材料领域。

背景技术

超导是物理世界中最奇妙的现象之一。一般超导合金在接近绝对零度时 电阻降为零进入超导态，高温超导则是指材料在某个相对较高的临界温度电 阻突降至零，它具有完全不同的物理机理和更广阔的应用前景。1986年，物 理学家发现了铜氧化物高温超导体，该工作于次年便获得了诺贝尔物理学奖。 自此，科学家们对新高温超导材料的探索就从未停止过，在不断追求更高临 界温度的同时，物理学家们一直在努力揭示其中的机理。目前，世界上几乎 所有发达国家都有研究机构从事高温超导方面的研究。一方面，对高温超导 机理的探索吸引着众多物理学家的关注；另一方面，由于能源和其他特殊需 求，工业界对超导技术寄予厚望，但由于一般超导合金的临界温度接近绝对 零度，制冷的原因导致应用上障碍重重，高温超导则是众人期待的未来出路 之一。

2008年2月底，日本东京工业大学的H.Hosono研究组在JASC杂志上 报导了对La[O_1-xF_x]FeAs材料的研究，并发现温度在26K时该材料表现超导 电性(JACS 130，2008，3296)。铁基材料表现超导电性，该结果一经出现即 受到了中国学者的关注，并在此领域做出了巨大的贡献。这些铁基超导体基 质均包含[FeAs]或[FeSe]层，这个结构单元的晶体结构为反氧化铅层结构， Fe原子组成正方形的共面阵列。主要铁基超导体在LnFeOX(Ln为稀土元素、 Y，X为As、P)、AFe₂X₂(A为碱金属、碱土金属，X为As、P)、FeQ(Q 为S、Se、Te)等基质中通过掺杂、空位等诱导出超导特性。

然而，目前铁基超导材料的制备仍是一个难题，其原因在于实验室所制 的在1cm左右的石英管制备出的样品纯度和数量达不到应用要求。因此，廉 价而可靠的制备方法显得非常重要，为此本发明拟开发一种高能球磨方法制 备铁基超导材料，以实现宏量的制备，降低热处理温度，减少热处理时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一类铁基高温超导材料的制备方法，此法可以低 成本和快速地制备出铁基高温超导材料，实现宏量制备，降低固相反应温度， 提高成品的纯度。具体制备步骤为：

(1)按化学计量比的原料经高能球磨细化和初步反应；

(2)球磨处理的粉料压制成型；

(3)成型的块体或未成型的粉料通过固相热处理得到超导块体或超导粉 体。

本发明提供的方法适用于LnFeOX(Ln为稀土元素、Y，X为As、P)、 AFe₂X₂(A为碱金属、碱土金属，X为As、P)、FeQ(Q为S、Se、Te)等 基质中通过掺杂、空位等诱导出超导特性。

其中LnFeOX基铁基高温超导材料中，Ln为稀土元素、Y，X为As、 P，碱土金属、碱土金属掺杂Ln位(掺杂量为0.02-0.30)、Co掺杂Fe位(掺 杂量为0.02-0.50)、F掺杂O(掺杂量为0.02-0.20)位或氧空位(空位量 0.02-0.10)均可以诱导出超导性。其原料可以是Ln、Fe、Co、As、Ln₂O₃、 Y₂O₃、FeO、CoO、Fe₃O₄、Co₃O₄、Fe₂O₃、LnX、FeX(X＝As、P)、Fe₂X(X＝As、 P)、LnF₃、LnOF、FeOF、LnFeOAs按化学计量比配制而成。