Способ выращивания высокотемпературных сверхпроводящих монокристаллов на основе @ Советский патент 1993 года по МПК C30B9/06 C30B29/22 

Изобретение относится к получению высокотемпературных сверхпроводников на основе металлооксидов и может быть использовано при разработке новых приборов микроэлектроники.

Цель изобретения - увеличение выхода монокристаллов.

Способ реализуют на стандартном ростовом оборудовании следующим образом.

Смешивают исходные компоненты ок- сидов в указанном соотношении, нагревают смесь до 1280-1290°С, выдерживают расплав в течение 8-10 ч, затем охлаждают до 1150-1140°С со скоростью 2-3°С/ч и до комнатной температуры.

Пример 1. Выращивание монокристаллов УВа2Сиз07-(5.

В платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, г: У20з - 41,78; ВаСОз 159,16; СиО 99,06, что соответствует составу, мол.%: 73 УВа2Сиз07-б и 27 (0,5 ВаО - СиО).

Тигель с шихтой в количестве 300 г помещают в электропечь сопротивления стер- морегуляторомтипа РИФ-101. Нагревают со скоростью 80°С/ч до 1290°С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают 10 ч для полной гомогенизации. Затем охлаждают со скоростью 2,5°С/ч до 1150°С и далее охлаждают со скоростью 100°С/ч до комнатной температуры. Кристаллы извлекают механическим путем, отделяя их от застывшего расплава. Выход монокристаллов составляет 6,5%. Размеры кристаллов УВа2Сиз07-ч5 0,6 X 0,6 х 0,2 мм, 1,2 х 1,2 х хО,3 мм, 2,5 X 2,5 х 0,4 мм.

На фиг. 1 приведена фотография отдельного монокристалла УВа2Сиз07-б ; на фиг.2 показан монокристалл УВа2Сиз07-(5 размером 2,5 мм в растворе-расплаве на фоне линейки; на фиг.З приведена зависимость температуры от частоты ВЧ-контура генератора ЛТрез с монокристаллом УВа2Сиз07- 5 при сверхпроводящем переходе. Температура сверхпроводящего перехода Тс составляет 94К, ширина перехода АТ 1,5К.

Пример 2, Выращивание монокри- сталлов GdBa2Cu307-(5.

В платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, (г): Gd203 51,84; ВаСОз 122,26; СиО - 75,90, что соответст- вует составу, мол.%: 75 УВа2Сиз07- 5, 25 (0,5 ВаО - СиО).

Тигель с шихтой массой 250 г помещают р электропечь сопротивления с терморегу- п втором типа РИФ-101. Нагревают со скоростью 80°С/ч до 1280°С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают 10 ч для полной гомогенизации, затем охлаждают со скоростью 3°С/ч до 1140°С и далее охлаждают со скоростью 100°С/ч до комнатной температуры. Монокристаллы отделяют от застывшего расплава механическим путем. Размеры монокристаллов 0,7 х 0,7 х хО,3 мм, 2,3 X 2,3 X 0,4 мм. Выход монокристаллов составляет 7,6%, что намного превосходит выход кристаллов по способу-прототипу ( 1%).

Пример 3. Выращивание монокристаллов NdBa2Cu07- 5.

В платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, г; Nd20339,08; ВаСОз 99,28; СиО 61,64, что соответствует составу, мол.%: 75 Nd ВааСизОт-(5, 25 (0,5 ВаО - СиО).

Тигель с шихтой массой 200 г помещают в электропечь сопротивления с терморегулятором типа РИФ-101. Нагревают со скоростью 80°С/ч до 1280°С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают 8 ч для полной гомогенизации, затем охлаждают со скоростью 2°С/ч до 1140°С и далее охлаждают со скоростью 100°С до комнатной температуры. Монокристаллы отделяют от застывшего расплава механическим путем. Размеры монокристаллов 1 х 1,2 х 0,5 мм .

В таблице приведены сравнительные данные режимов выращивания и свойств высокотемпературных сверхпроводящих монокристаллов, полученных по предлагаемому спосрбу и способу-прототипу и аналогу.

Примеры реализации способа и сравнение значений параметров, приведенных в таблице, показывают, что предложенный способ выращивания монокристаллов обеспечивает достижение поставленной цели и по сравнению с аналогом и прототипом (примеры 16 и 17)увеличивает выход годных кристаллов в 6-8 раз..

Параметры монокристаллов оптимальны (Тс 94К, ДТс 1,5К) и получены в предложенных тепловых условиях выращивания монокристаллов на воздухе без дополнительной термообработки.

Выход за граничные значения предлагаемых параметров не обеспечивает достижения поставленной цели (примеры 4-6 таблицы).

(56) D.L. Kaiser, F.Holtzberg, B.Scotl. Growthof УВа2СизОх Single Crystals - Appl. Phys. Lett., 1987, v.51, № 13, p.1040-1042,

Y.Hidaka, Y.Enomoto, M.Suzuki, Single Crystals Growth of (Lai-xAx)2Cu408 and

YBa2Cu307-(5 - I.Cryst. Growth, 1987, v. 85, p.581-184.

Изобретение относится к получению высокотемпературных сверхпроводников на основе метал- лооксидов и может быть использовано при разработке новых приборов микроэлектроники. Обеспечивает увеличение выхода монокристаллов. Способ включает нагрев кристаллообразующих оксидов и растворителя, выдержку раствора-расплава и последующее охлаждение. Растворитель содержит оксид бария и меди в молярном соотношении (0,4 - 0,5) ВаО : СиО. Криааллообразующие оксиды берут в соответствии с составом RBa Си О при их соотношении с растворителем (мол.%) 73 - 75 25 - 27. Нагрев ведут до 1280 - 1290° С, выдержку - в течение 8 - 10 ч, а охлаждение - до 1140 - 1150° С со скоростью 2 - 3°С/ч Выход монок- риааллов составил -7,6% 7,6% при их размерах до 1 х1 хО,мм. 3 ил. 1 табл.

Продолжение таблицы

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ВЫСОКО- JQ ТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ RBa2Cu307 - б, где R - редкоземельный элемент, включающий нагрев кристаллообра- зующих оксидов и растворителя, 25 содержащего СиО, выдержку полученного раствора - расплава и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью

v--

Фб/2./

Продолжение таблицы

увеличения выхода монокристаллов, в растворитель дополнительно вводят оксид бария в молярном соотношении ВаО к СиО 0,4 - 0,5, кристаллообразующие оксиды берут в соответствии с составом РВааСизО при их соотношении с растворителем, мол,% : (73 - 75) : (25 - 27), нагрев ведут до 1280 - 1290 С, выдержку - в течение 8 - 10 ч, а охлаждение до 1140 - 1150 С - со .скоростью 2 - 3°С / ч.

92 93

ШШШШ1|1ш|

иг.2

. пГц

ио

20

0

6Q Фиг.:5

I П| 80700120