Сверхпроводящий полупроводниковый материал Советский патент 1983 года по МПК H01L39/22 

(5) СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ

1

Изобретение относится к полупро одниковым материалам, обладающим сверхпроводимостью при низких температурах, и может найти применение в измерительной технике и приборостроении .

Известны пять полупроводников, имеющих объемную сверхпроводимость: теллурид германия (Geje) и олова (5пТе), титанат стронция (SrTiO) включая смешанные бариевые и кальциевые титанаты BaxSr-j xTi05(xiO,1) и TiO(,3) и тройная система TlBITlj Г13. Расчетная и экспериментальная температура сверхпроводящего перехода Т (критическая температура) имеет для полупроводников порядок 0,01-0,1 К, что значительно ниже Т, характерной для большинства металлов (1-10К).

Для повышения критической температуры известных сверхпроводящих полупроводников в указанные соединения вводят небольшие количества легирующих добавок, таких, как ниобий, теллур, серебро, причем повышение температуры перехода происходит в пределах того же порядка значений Т И,1К).

Наиболее близким к изобретению являются сверхпроводящие полупроводниковые материалы на основе теллури.да металла IY группы таблицы Менделеева (германия и олова) с добавкой теллура 2.

При этом достигают максимальную температуру Те 0,22К.

Такая температура технически труднодостижима, что делает.использование известных сверхпроводящих полупроводников в технике дорогостоящим.

Цель изобретения - повышение температуры перехода в сверхпроводящее состояние.материала, т.е. примерно до -,kS К, т.е. на порядок больше значени) Т., характерных для прототипа.

3 - 96151 Цель достигается тем, что в известном сверхпроводящем материале на основе теллурида металла IY группы с добавкой теллура в качестве метала IY группы использован свинец, при j этом в него дополнительно введен таллий при следующем соотношении ингредиентов, вес.: Теллурид

свинца97,8-99 jo

Таллий0,6-1,

Теллур0,,9

Образцы предложенного соединения с различной дозировкой добавок получают по известной методике металлокерами- is ческим способом из предварительно синтезированных слитков соответствую-, их составов (см. табл.) Исходными компонентами при синтезе служили чисДоказательство объемного характера сверхпроводимости образцов проводилось по общепринятой методике с помощью калориметрических и электрических измерений. На графиках (фиг. 1-3) приведены данные для образца К 5 с Т 1,. Результаты получены для всех образцов с зарегистрированными (см. табл.). Температурная зависимость удельного электрического сопротивления (фиг. 1) показывает скачкообразное падение р при , до уровня, не поддающегося точному измерению. Величина скачка сопротивления составляет не менее 2-3 порядков, что сви детельствует о возникновении сверхпроводящего состояния. Объемный характер сверхпроводимо ти предложенного материала доказыва ет скачок теплоемкости С(Фиг. 2),

24

тые свинец, теллур и таллий. Гомогенизирующий отжиг образцов проводили в вакуумированных кварцевых ампулах при ТибЗО С в течение 100 ч.

Образцы для калориметрических измерений имели г. От них электроэрозионным способом отрезали образцы для электрических измерений с размерами около мм , Для достижения сверхпроводящего состояния образцы охлаждают до критической температуры Т любым из известных способов, в частности, откач.кой паров жидкого гелия в криостате.

Результаты измерений температуры сверхпроводящего перехода образцов теллурида свинца с разными количествами таллия приведены в таблице. наблюдающийся практически при этой же температуре, что и скачок р. Величина наблюдаемого скачка теплоемкости близка к его теоретическому значению при переходе к объемной сверхпроводимости. Дополнительными доказательствами сверхпроводящего состояния являются: а ) подавление скачка теплоемкости магнитным полем ,5 кЭ (фиг. 2) ; б охлаждение образца при его адиабатическом намагничивании в магнитных полях Э. Количественный анализ этого эффекта показывает, что является сверхпроводником П рода; в) уменьшение температуры скачкообразного изменения р в магнитном поле (фиг. 3). Зависимость критического магнитного поля темпера туры имеет характерный для сверхпроводников вид. Предложенное вещество - теллурид iсвинца, легированный таллием с добавкой теллура, может быть использован с большей эффективностью и ме шими затратами, чем известные сверх проводящие полупроводники в тех -. приборах, где существенно высокое сопротивление сверхпроводящего мате риала в нормальном состоянии, напри мер в сверхпроводниковых приемниках излучения (болометрах) . Формула изобретения Сверхпроводящий полупроводниковы материал на основе теплурида металла IY группы с доОавкой теллура, отличающийся тем, что.

т

W

13

1Л

19 Т.К Фиъ. С целью перехода в сверхпроводящее состояние, в качестве металла IY группы использован свинец, при этом в него дополнительно введен таллий при следукнцем соотношении ингредиентов, вес.%: Теллурид свинца97,8-99 Тал/мй0,6-1, Теллур0,-0,9 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коэн Н. и др. Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов. .М., Мир, 1972, с. 62. 2.Коэн Н. и др. Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов М., Мир, 1972, с. 16 ((прототип) 1 ,