稀土在高温超导材料中的应用.pdf

第卷第期稀有金属材料与工程F0GH0
年月CCA/A./ACD.)EADAACDI?(G

文章编号




稀土在高温超导材料中的应用

杨遇春

北京有色金属研究总院北京


摘要简要介绍了迄今所发现的各类含稀土超导材料
论述了稀土钡铜氧高温超导体
在工艺上和技术应用上的进展
指出轻稀土钡铜氧特别是钕钡铜氧块材适于批量生产具
有经济潜力
关键词稀土高温超导材料
中图法分类号
文献标识码

现除带来具有挑战意义的认知问题外还表现出巨
前言大的技术应用潜力近年来在一些应用中技术前沿问
题的初步解决为稀土作为原料在高温超导领域中的
自


年荷兰人翁纳斯!""#$在汞中首应用开发展现了美好的前景5
6
次发现超导性以来至今全世界共发现种金属和
上千种合金或金属间化合物具有超导性遗憾的是这7稀土超导体的类别
些物质由常导态到超导态的临界转变温度最高的
%&
只有其中常用的等已缪勒等发现的及其后出现的以
’#’(’)".+,,
商品化的超导材料必须在液氦为每升约为代表的在结构上呈层状类钙钛
%&3
+1

美元环境中工作这不但增加了成本也给操作矿型晶体结构由被89:层8;其它元素;氧
带来了不便为此寻找高温超导材料成为科技界多年隔开的导电的面组成电荷的迁移主要由保留

来追逐的主要目标其中稀土元素自然也成为寻找的在面内的空穴完成层起电荷储存器作
89:
对象这是因为金属镧的值在的高压下约用并借荷电载流子控制面的掺杂故在分类上
%&
*
为同时年和年分别在把其叫做空穴掺杂超导体鉴于这两种高温超导化合






*’
+,(,
和中发现了超导物的晶胞内含有两个铜氧面又称其为双铜氧
%&-
./0)#%&-


性也许正是在这样的背景下缪勒和柏诺兹于
层化合物
年才在氧化物陶瓷特别是以镧为组分的氧化物陶瓷空穴掺杂超导体多为高超导体年日本
%&

上另辟蹊径终于在上取得人发现了又一种通式为
.%&-<:+,=,+><:-*?
历史性的突破紧接着朱经武和赵忠贤又迈出了具有)@A
=-#B
,约等于
4

>
决定意义的一步发现由另一个稀土元素钇构成的约等于的稀土超导化合物5
6其晶胞内仅含一
%&
越过液氮温区每升约美元的钇钡个面又称做单铜氧层化合物其导电机制为
%&-



铜氧的高达是一个电子导电故叫做电子掺杂超导体如在反铁磁绝缘

+1%&
具有实用意义的高温超导材料此后相继发现除铈化合物内用价铈代替部分价钕使铜氧
2
铽镨外其它所有镧系元素包括钇在内都能形成面获得电子的明显掺杂导致在大
2+,#,+>
通式为超导转变温度介于约的亦有报道的最大值可达表现
3
+143-%&%&
至43-之间的高温超导化合物在理出超导性
论上这类化合物的上临界场可高达故亦可视以即又简称做为


+1+

之为高场超导体稀土铜氧基高温超导化合物的出代表的钇系超导材料中除
相外还存在

联系万方数据人杨遇春男岁教授北京有色金属研究总院北京
电话



期杨遇春N稀土在高温超导材料中的应用M
M
超导相和相土铜氧化物超导粉是开发应用稀土高温超导体的最








其中
和
相比由于在块材状态不存在热关键的第一步目前合成粉的技术主要包括普
稳定问题故预计将会部分取代的通的固相反应法沉淀法等离子体喷涂法冷冻干


555
约为但用钙代替部分钇可使提高到

燥法5喷射干燥法5燃烧合成法5溶胶;凝胶法5醋
最近日本人在一般的氧压下通过固相反酸盐法及火焰合成法等多种方法其中以溶液混合为
应成功地合成了
块材并且不必采用专门的烧基础的方法最受青睐因为可实现分子水平的混合
结技术目前已能按用户要求<定做=形状为等轴或球形5结
除上述稀土氧化物陶瓷超导体外稀土还是含局构上为单晶或多晶及碳和氮等杂质含量极低的具有
域化磁矩超