Способ получения монодоменных сверхпроводниковых монокристаллов типа R М @ В @ С @ О @ Советский патент 1992 года по МПК C30B9/12 C30B29/22 

Изобретение относится к получению сверхпроводящих кристаллов высокотемпературных сверхпроводников.

Монокристаллы ЯВа2СизО -у, где R Nd, Sm. Eu, Gd. Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Y в сверхпроводящей ромбической фазе имеют двойники-домены размером 0,1-100 мкм, возникающие при переходе из тетрагональной фазы о ромбическую при температуре 600-700°С. Двойники-домены затрудняют прецизионное исследование физических свойств кристаллов и практическое их использование.

Известен способ получения монодоменных кристаллов YBaaCusOy-y путем замещения части бария в расплаве стронцием

1.

Цель настоящего изобретения-получе- ние кристаллов размером доменов до 1 мм.

Цель настоящего изобретения достигается тем, что кристаллизация сверхпроводников RBa2Cu30 -y. где R Tm, Er, Но, Yb, Y, проводится из расплава в системах RaOs-BaO-CuO с заменой 2-5 мол.% оксида бария на оксид кальция. Предлагаемый способ заявляется впервые, а потому удовлетворяет критерию существенные отличия.

Полученные кристаллы имеют максимальные размеры примерно-2 2хО,2 мм3 и форму ограненных пластинок с наиболее развитой гранью (001). Кристаллы переходят в сверхпроводящее состояние при тем- .пературе 89-93 К при ширине перехода 0,3 К.

Характер двойникования и размеры двойников-доменов контролировались с помощью микроскопии в отраженном поляризованном свете и рентгенографически.

Конкретные примеры, иллюстрирующие предлагаемый нами способ получения свободных от двойников кристаллов ТгпВа2СизО -у, приведены ниже.

Свободные от двойников изоструктурные кристаллы с Ег, Но, Yb, Y получаются

аналогичным способом с замещением оксида

туллия на оксид соответствующего элемента R.

П р и м е р 1. Смесь состава 3 мол.% Тт20з, 28 мол.% ВяО,г2 мол.% СаОз и 67 мол.% СиО, приготовленную из 2,315 г ТтаОз, 9,822 г Ва02, 0,2 г СаСОз и 10,658 г СиО, после перемешивания помеща ют и ко-, рундовый тигель объемом 25 см3 и нагревают в печи до температуры 1030°С. При этой температуре расплавы выдерживают в течение часа и охлаждают до температуры 200°С

СО

VI XI

ел ел о чэ

со скоростью 4°С/час. Кристаллы освобождают из застывшего расплава механическим путем.

При наблюдении в поляризованном свете были найдены кристаллы размером до 1 мм, свободные от двойников, а также-кри- сталлы с крупнодоменной структурой с размерами двойников 0,5-1 мм.

П р и м е р 2. Смесь состава 3 мол.% ТгтигОз, 27 мол.% ВаО, 3 мол.% СаО и ,67 мол.% СиО, приготовленную из 2,315 г ТтаОз. 9,144 г ВаОа, 0,6 г СаСОз и 10.658 г СиО после перемешивания помещают в корундовый тигель объемом 25 см и нагревают в печи до температуры 1030°С. Далее процесс получения кристаллов проводится по методике, описанной в примере 1.

При исследовании кристаллов в поляризованном свете в них были обнаружены области, свободные от двойников размером 0,5-1 мм. Были также обнаружены монодоменные монокристаллы размером до 1 мм.

П р и м е р 3, Смесь состава 3 мол.% ТгтоОз, 25 мол. % ВаО, 5 мол. % СаО и 67 мол. % . СиО. приготовленную из 2.315 г ТтаОз, 8,467 г | ВаОз, 1 г СаСОзи 10,658 г СиО, после перемети- вания помещают в корундовый тигель объемом 25 см3 и нагревают в печи до 1030°С. Далее процесс получения кристаллов проводится по методике, описанной в примере 1.

При исследовании кристаллов в отраженном поляризованном свете в них были обнаружены области, свободные от двойников размером 0,5-1 мм, а также монодоменные кристаллы размером до 1 мм.

П р и м е р 4 (запредельный состав). Смесь состава 3 мол.% Тт20з, 29 мол.% ВаО, и 67 мол.% Си0, приготовленную из 2,315 г ТтаОз, 9,822 г Ва02, 0,2 г СаСОз и

10,658 г СиО, после перемешивания помещают в корундовый тигель и нагревают в печи до температуры 1030°С. Далее процесс получения кристаллов проводится .по

методике, описанной в примере 1.

Полученные кристаллы имели мелкие домены, несдвойникованныеобласти имели размеры 0,01 мм.

П р и м е р 5 (запредельный состав).

Смесь состава 3 мол.% ТтаОз, 24 мол.% ВаО, 6 мол.% СаО и 67 мол.% СиО, приготовленную из 2,315 г ТтгОз, 8,128 г Ва02, 1,2 г СаСОз и 10,658 г СиО, после перемешивания помещают в корундовый тигель и нагревают в печи до температуры 1030°С. Далее процесс получения кристаллов ведется по методике, описанной в примере 1.

Кристаллы ТтВааСизОу-у после окончания опыта не были обнаружены.

Полученные по предложенному нами способу свободные от двойников сверхпроводящие кристаллы RBazCusOy-y (R Tm, Er, Но, Yb, Y) необходимы для проведения прецизионных физических исследований и для

изготовления практических устройств. Формула изобретения Способ получения монодоменных сверхпроводниковых монокристаллов типа ЯМуВаа-хСизОт-у, из раствора-расплава в си- стеме Р 2Оз-МО-ВаО-Сир, отличающийся тем, что, с целью получения кристаллов с размером доменов до 1 мм, в качестве R выбирают элемент из ряда - Tm, Er, Но, Yb, Y, в качестве МО берут СаО при

следующем соотношении компонентов в системе, мол.%:

R2033,

ВаО25-28

СаО2-5

СиООстальное

Использование: техника сверхпроводников. Способ включает выращивание кристаллов из раствора - расплава в системе R20s BaO-CaO-CuO при следующем соотношении компонентов, мол.%: РаОз 3: ВаО 25-28; СаО 2-5; СиО остальное, R выбирают из рядаТт, Ег, Но. Yb, Y. Получены кристаллы размером доменов до 1 мм.