[其他]新型层状含铜氧化物超导体

说明书

本发明是关于一类具有层状共角铜（Cu）氧（O）八面体结构，并且在比较高的转变温度以下呈现超导电性的新型超导体。

超导电性通常被定义为材料在某一确定的温度下电阻完全消失的性质。目前已知许多材料具有超导电性：大约四分之一的元素和一千种以上的合金及其组分具有超导电性。超导电性被认为是材料的一种金属态性质，因此所有已知的超导体在使其发生超导转变的条件下都是金属性的。例如，少数几种非金属材料在非常高的压力下变成超导体，但这种高压是先使它们变成金属，然后再转变成超导体。

超导体对发电和远距离节能输电是非常有诱惑力的，同样，对于做为制造用于等离子体核物理、核磁共振医学诊断和高速磁悬浮列车上的高场磁体线圈的材料也是极富吸引力的。例如，对于受控热核聚变反应发电，由于所要求的磁场强度极高，只有用超导磁体才能达到要求。此外，超导体在计算机、高速信息处理和数据通讯中也会有应用前景。

虽然超导体的优越性是十分明显的，但至今所知的超导材料都有一个共同的缺点，即，其转变温度（通常被称为临界温度Tc）很低，到目前为止只有23开（K）左右。在这么低的温度下使用超导体就必须用液氦来冷却，而液氦对工业应用来说是非常昂贵和十分稀少的。

为了改善这一状况，即提高临界温度Tc，贝德诺兹（Bednorz）和缪勒（Muler）提出了具有临界温度Tc大约40K的钡（Ba）-镧（La）-铜（Cu）-氧（O）系金属性氧化物超导体（J.G.Bednorz和K.A.Muler，Ba-La-Cu-O系中可能的高Tc超导电性，Z.phys.B-Condersed    Matter    64，189-193（1986）;J.G.Bednorz    M.Takashige    and    K.A.Muler    Ba-La-Cu-O系中支持高Tc超导电性的磁化率测量，Europhys.Lett，3（3），379-385（1987）;EP-A-……Nr.87100961.9）。

这些化合物由位于LaO层之间的氧原子共角的铜氧八面体组成，其基本组成公式为La₂CuO₄，其中La部分地被碱土金属离子所替代，如钙离子（Ca²⁺）、锶离子（Sr²⁺）或钡离子（Ba²⁺）。这些替代化合物的临界温度大约在40K左右，这意味着，对于这些材料，用液氖冷却即可超导。

Bednorz和Muler的工作已经引起了许多科学家的重视，他们研究了Ba-La-Cu-O系化合物及其等价物，既，那些由碱土族元素中的一种元素部分替代的一种稀土元素和铜的氧化物化合而组成的化合物，其组分公式为AE_xRE_2-xCuO_4-y，其中，AE代表碱土族元素，RE代表稀土元素。当然，对那些虽是AE-RE-Cu-O系，但不是组分比X∶2-X∶1关系的化合物也进行了研究。

作为以上研究的结果，已经发现几种临界温度在液氮沸点以上的新型材料。最近发表了一篇与此相关的文章：M、K、Wu、etal，一种新型混合相Y（钇）-Ba-Cu-O化合物系在常压93K的超导电性，Phys    Rev    Lett    58（9）（1987）pp.908-910。文章中，由Bednorz和Muler在他们的第一篇文章（上面的引文）中所建议的稀土元素镧被其最近邻的钇所替代，钇是元素周期表中与镧同在ⅢB族中的一种类稀土金属。

在下面参考文献中的化合物的组分已被确定为单相YBa₂Cu₈O₇（M.A.Beno et al单相高超导体YBa₂Cu₃O₇的结构分析，1987年3月递交Appl phys Lett;J.J.Capponi et al.，临界温度为100K的超导体Ba₂YCu₃O₇在5K-300K的中子粉末衍射结构研究，1987年3月递交Europhys Lett.）。据报导，这种化合物具有90K以上的临界温度，即这意味着冷却问题被大大地简化了，这不仅是因为可以节能，而且因为用于冷却的液氮实际上是可以无限提供。