[发明专利]一种铋硫基超导体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铋硫基超导体及其制备方法。

背景技术

超导材料因其所拥有的完全抗磁性和零电阻两大基本特性，具有广阔的应用空间，由此人们不断的探索新的超导材料和应用。另外，超导电性的产生机制仍不明朗，新超导体的发现有助于开阔研究、开发思路。自从超导电性发现以来，新超导材料的探索工作从未间断过，重大的突破发生在1986年，铜基氧化物高温超导体被发现，经过多年的努力后，已有商业化的产品问世。2008年，发现了一类新的高温超导材料——铁基超导体，由于其含有铁这一磁性元素而引起了广泛关注。和高温超导体相比，低温超导体由于其制备容易、超导性能稳定等优点，已应用于诸多精密仪器上(如核磁共振等)。研究、开发更多的新的低温超导体，有助于推动低温超导技术的深入研究和广泛应用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种新的铋硫基超导体，该种铋硫基超导体的超导性能稳定，制备简单。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种铋硫基超导体，其分子式为La_1-xTa_xOBiS₂，0.05≤x≤0.25。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的铋硫基超导体，其母体材料体系为LaOBiS₂。其中晶体结构由La-O层和Bi-S层交替堆积而成，La-O层是载流子库层，Bi-S层是导电层。本发明成功地用Ta⁵⁺离子部分取代载流子库层中的La³⁺离子，由于Ta⁵⁺离子比La³⁺的化合价高+2价，用Ta⁵⁺离子部分取代La³⁺时，给LaOBiS₂体系中注入了更多的电子，使电子浓度增加，并可以通过调整Ta的掺入量来调整La_1-xTa_xOBiS₂超导体中电子载流子的浓度，从而改变La_1-xTa_xOBiS₂超导体的超导性能。

X射线衍射结果表明，本发明的铋硫基超导体具有四方晶体结构，单相性较好。

电磁性能测量结果表明，在超导转变温度以下，观察到明显的零电阻现象，而且具有很好的抗磁性能。且其超导转变温度可达3.3K。

本发明的第二个目的是提供上述的铋硫基超导体的制备方法。

本发明实现其第二个发明目的，所采用的技术方案是：一种制备权利要求1所述的铋硫基超导体的方法，其作法是：

A、将La₂S₃、Bi₂S₃、Bi₂O₃、Ta和S共五种物质，按照La_1-xTa_xOBiS₂，0.05≤x≤0.25的化学计量比称量，再研磨混合均匀得原料混合物；

B、将原料混合物与助熔剂CsCl按1：4～10的质量比均匀混合，得原料-助熔剂混合物；

C、将原料-助熔剂混合物密封于真空石英管中，900～1000℃烧结8～12小时；然后以0.5℃～1℃/小时的降温速度降温至600～800℃，之后随炉冷却至室温；去除掉石英管后用去离子水冲洗10～20次以除去CsCl，最后将所得材料在50～100℃干燥20～30小时，即得。

本发明的制备方法简单，实施方便，且制得的铋硫基超导体La_1-xTa_xOBiS₂为单晶体，超导性能稳定。

进一步，本发明制备方法中的步骤A的操作和步骤B的操作，均在氩气保护气氛下进行。

这样，可以防止原料的氧化，进一步确保制得物中氧的量由原料中氧的量来精确控制，保证制得物的超导电性。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例一制备的铋硫基超导体La_0.93Ta_0.07OBiS₂的磁化曲线。其中，标注为ZFC的曲线为无磁场环境下冷却的磁化曲线；标注为FC的曲线为磁场环境下冷却的磁化曲线；其纵坐标为磁矩(Moment)，单位为电磁学单位emu/g；横坐标为温度，单位为K(Kelvin)。.