Сверхпроводящий полупроводниковый материал Советский патент 1993 года по МПК H01L39/12 

Изобретение касается сверхпроводимости и может быть использовано при создании устройств криоэлектроники.

Цель изобретения - повышение температуры перехода в сверхпроводящее состояние.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Сверхпроводящее состояние с критическими температурами Тс 0.5 К возникает в Pbt-xTlxTe и Sni-xfnxTe при условии, что уровень Ферми EF находится в пределах примесной полосы таллия или индия. Величина Те сверхпроводящего перехода зависит как от степени заполнения примесной полосы дырками, так и от параметров примесной полосы. Наибольшие Тс наблюдаются а образцах с уровнем Ферми, близким к середине пика примесных состояний. В данном изобретении в полупроводниковом сверхпроводящем материале Sni-xtnxTo часть атомов олова замещается свинцом. Зонная структура полупроводникового твердого раствора (PbzSm-7)i-xlnxTe отличается от

вышеуказанных меньшей шириной запрещенной зоны и глубиной залегания примесной полосы индия, стабилизирующей уровень Ферми. Уменьшение концентрации носителей заряда в валентной зоне приводит к заполнению примесной полосы дырками по мере роста концентрации свинца в твердом растворе. Таким образом, Ер стремится к максимуму пика плотности примесных состояний, что сопровождается возрастанием Тс. С другой стороны, в твердом растворе (PbzSnt-z)t-xlnxTe изменяются параметры примесной полосы индия по сравнению с граничными соединениями РЬТе Tl , SnTe In . Увеличение концентрации свинца сопровождается сужением примесной полосы и возрастанием плотности состояний N(0) в максимуме. В определенных границах увеличение N(0) также должно способствовать росту Тс. Состав исследованных образцов представлен в таблице. В материале с оптимальными сверхпроводящими параметрами отношение компонент соответствует формуле

О 00

о о

00.

01

(Pho.rjSno.sfa.olno.zTc (образец 0). при этом достигнута Тс 5 4,2 К - максимальная для известных сверхпроводящих полупроводников. При том же содержании индия х 0,2 и Z 0 температура сверхпроводящего пе- рехода была близка к 2,6 К, т.е. существенно ниже. О то же время в образце 9, состав которого соответствует формуле (Pbo.G5Sno,35)o,8lno,2Te, температура Тс Пыла ниже 1,8 К.

При м е р. Образцы сверхпроводящего полупроводникового материала готовят по следующей технологии. В качестве исходных компонентой используется промышленные элементы РЬ С- 000 , Sn ОВЧ-000 ,Те ТВ- , In Им-000 . Синтез проводмюн из элементоп, взчтых в соответствующих формуле пропорциях,Ъ откачанных до давлния 2-3 -10 мм.рт.ст. и запаянных кпзрце- вых ампупзх при Т ЮОО°С в течение 4-5 ч. Полученные слитки отжигают при Г 6БО°С в течение 360 ч о атосфере агронэ, После отжига из слитков методом горячею прессования готовят образцы для измерения электрических и сверхпроводящих параметров. Условия прессования: Т ЗРО°С, Р 5 т/см2 время пыдержки 3 мин. Прессованные образцы отжигают в течение 180 ч при Т 580°С и коарцеоых ампулах п атмосфере ар- гонз. Контроль за однородностью осущест- оляется с помощью микроструктурною

анализа. Максимальней критической температурой срсрхпроводящего перехода ,2 К обладает материал, состав которого описан формулой (РЬо,Г)5по.5)о,ч1гю.2Ге. Для его синтезирования исходные компоненты берут в соотношении: РЬ 29,5, Sn 16,9, In 8,2. Те 45,1 мас.%. Данные по другим образцам представлен) i n таблице.

Таким образом, как следует из вышеиз- «оженного. при соответствии материала заявляемой формуле с указанными границами концентраций свинца и индия темперагурэ сверхпроводящего перехода существенно попытается. Достигнутое значение Тс S 4.2 К практически совпадает с температурой кипения Не при нормальном давлении, При этом не нужно использовать сложное и дорогостоящее оборудование для откачки насыщенных паров Не4. Такие глатериэлы мо ут быть применены о качестве элементов сверхпроводящих приемников излучения. Формула изобретения Сверхпроводящий полупроводниковый материал па основе теллуридэ олова с примесью индия Sni-x nxTe. о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения температуры перехода о сверхпроводящее состояние, он дополнительно содержит свинец в количестве, определяемом соотношением 0,2- 0.75 х 7. Ч0,13 2.45 х, и.имеет формулу (PbzSni-z)i-xlnxTe.

Ј,к

W

.05

г-о.ов

з-а/г

if-0.1B

5.-0,20

Изобретение относится к сверхпроводимости. Цель изобретения - повышение температуры перехода сверхпроводящего полупроводникового материала. Поставленная цель достигается тем. что в материал Sni-xlnxTe добавляют свинец в количестве 0,2-0,75х Z 0,13 + 2,45х так, что он имеет формулу (PbzSm-z)i-xinxTe. 1 табл. 1 ил.

О

0.2

ол

0.6 I