[发明专利]氧化物超导体

说明书

本发明涉及一种超导体。具体地说，本发明涉及一种经改进后具备高临界电流密度的氧化物超导体。

在“Z.Physik.B-Condensed Matter 64，189-193（1986）”中讨论过具有钙钛矿晶体结构或具有类钙钛矿结构的K₂NiF₄晶体结构的氧化物超导材料，所述结构即Ba_xLa⁵-xCu₅O_5（3-y）（其中x＝1或0.75，y＞0）。

类似地，在“物理周报，26，408-410（1987）”中也讨论了一种具有高超导临界温度的氧化物超导体，即（Sr，La）₂CuO₄。

另外，已知一种Y-Ba-Cu氧化物系是临界温度Tc超出液氮温度（77K）的超导体。

所有上述超导体具有利用钙钛矿结构的异构而获得的结构，该结构相当稳定。具体地说，（Sr，La）₂CuO₄具有K₂NiF₄结构，而Y-Ba-Cu氧化物系具有更加复杂的结构，即缺氧钙钛矿结构。一般来说，材料的晶体结构越复杂，生产材料也越难。所以，生产上述材料的困难程度按上述材料的顺序增大。这就产生了一个问题，即获得均匀材料的困难程度按上述材料的顺序增大，而且超导临界电流密度按该顺序减小。

本发明的第一个目的是提供一种能用实际方法生产并具有良好再生产性的氧化物超导体。

本发明的第二个目的是提供一种具有稳定晶体结构并能便利生产的氧化物超导体。

本发明的第三个目的是提供一种具有高超导临界电流密度的氧化物超导体。

前述目的用以下方法实现：在LnBa₂Cu₃O₇型氧化物超导体（其中，Ln包括有选自Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的一种原子）中至少掺入选自碱金属（如Na、K、Rb和Cs）及F的一种原子。

在其特征为具有K₂NiF₄结构或缺氧钙钛矿结构，或具有与这二种结构相似的结构、且具有CuO₆八面体或CuO₅五面体的氧化物超导体中，存在有沿c轴分布并且彼此相邻的CuO₆八面体在平行于X和Y的方向上偏移（a/2，b/2）的地方（其中a和b分别是x和y方向上的晶格常数）。因此，彼此相邻的CuO₆八面体结构能够依靠把碱金属插入这些地方（即晶格间）的方法而稳定这致使实现了能够便利地生产氧化物超导体。此外，由于超导临界电流密度取决于材料的均匀度，所以既能得到均匀和易于生产的这种材料，又能实现具有高超导临界电流密度的氧化物超导体。

因为卤素和氧的化合价分别为-1和-2，所以用卤素取代氧便引起晶体中当载流子为电子时，载流子数目增大;当载流子为带正电的空穴时，载流子数目减小。用和前述相同的方式，通过使取代程度最佳，可以提高超导临界温度Tc。

此外，在晶格间插入卤素起到了如前述在晶格间插入碱金属的相同作用，基于前述的相同理由这可以实现氧化物超导体的便利生产。而且，因为超导临界电流密度取决于材料的均匀性，所以实现均匀和便利生产的这种材料，又能实现具有高超导临界电流密度的氧化物超导体。

下面结合附图解释本发明。其中：

图1为表示在液氦温度测定的电流-电压特性曲线;

图2为表示Y（Ba_1-xK_x）₂Cu₃O₇-δ（其中x为0.10和0.05）的电阻率随温度而变化的测定结果的曲线;

图3表示YBa₂Cu₃O_7-xF_x（其中x为0.25）的电阻率随温度而变化的测定结果的曲线;

图4表示YBa₂Cu₃O_7-xF_x（其中x为1.0）的电阻率随温度而变化的测定结果的曲线;