DE3915790A1 - Superconducting oxidic ceramic material and process for producing such a ceramic material - Google Patents
Superconducting oxidic ceramic material and process for producing such a ceramic materialInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein supraleitendes oxidisches Keramik material mit einem aus polarisierbaren Anionen bestehenden Teilgitter.The invention relates to a superconducting oxidic ceramic material with a polarizable anion Partial grid.
Unter "oxidisches Keramikmaterial" soll ein Material verstanden werden, das eine gewöhnlich von Oxiden gebildete Gitterstruktur aufweist, in der die O2--Ionen als polarisierbare Anionen ein Teilgitter bilden.“Oxidic ceramic material” is to be understood as meaning a material which has a lattice structure usually formed by oxides, in which the O 2 ions form a partial lattice as polarizable anions.
Typische Vertreter eines solchen supralei tenden Keramikmaterials sind die Lanthan-Barium-Kupfer-Oxide (LBCO) und Yttrium-Barium-Kupfer-Oxide (YBCO), deren Struktur und Eigenschaften in einem Aufsatz von Williams et al in "Accounts of Chemical Research", Vol. 21, No. 1 (1988), Seiten 1 bis 7, ausführlich beschrieben worden sind und zu denen auch die von Bednorz und Müller entwickelten Supraleiter gehören (siehe Z. Phys. B 64 (1986) 189). Dieses Keramikmaterial weist wenigstens bereichsweise eine Perowskit-Struktur auf. Der Be griff "oxidisches Keramikmaterial" soll jedoch keineswegs auf diese bekannten Stoffe beschränkt sein und insbesondere auch solche Stoffe umfassen, bei denen der nach der Gitterstruktur mögliche Sauerstoff teilweise oder vollständig durch andere Anionen ersetzt ist.Typical representatives of such a supralei The ceramic materials are the lanthanum barium copper oxides (LBCO) and yttrium barium copper oxides (YBCO), their structure and properties in an essay by Williams et al in "Accounts of Chemical Research", Vol. 21, No. 1 (1988), pages 1 to 7, have been described in detail and to which also the superconductors developed by Bednorz and Müller belong (see Z. Phys. B 64 (1986) 189). This ceramic material exhibits a perovskite structure at least in some areas. The Be However, "oxidic ceramic material" should not be used these known substances may be limited and in particular also include such substances in which according to the lattice structure possible oxygen partially or completely by others Anions is replaced.
Weitere bekannte, supraleitende Kupferoxide enthalten Wismuth und Strontium. Die Strukturen dieser supraleitenden Oxide sind von Schnering et al in "Angewandte Chemie" 100 (1988) Nr. 4, Seiten 604 bis 607, beschrieben.Other known superconducting copper oxides contain bismuth and strontium. The structures of these superconducting oxides are by Schnering et al in "Angewandte Chemie" 100 (1988) No. 4, Pages 604 to 607.
Der Mechanismus der Supraleitung dieser Materialien ist noch unbekannt, jedoch wird vermutet, daß durch die Besonderheiten der Kristallstruktur eine paarweise Kopplung von Leitungselek tronen entsteht, welche zur Supraleitung führt. Da die Atome und Ionen im Kristall nicht in Ruhe sind, sondern schwingen, ändert ein passierendes Elektron die Gitterschwingung des Ions, wogegen ein anderes, entgegengesetzt passierendes Elektron den ursprünglichen Schwingungszustand wieder herstellt. Dabei kommt es über die Gitterschwingungen zu einer indirekten Wechselwir kung zwischen den beiden Elektronen. Für diese Vorgänge scheint von Bedeutung zu sein, daß das Kupfer teils im einwertigen und teils im dreiwertigen Zustand vorliegt. Die Wertigkeit des Kupfers hängt wiederum von der Anzahl der Sauerstoffionen ab, welche Anzahl ihrerseits die Besetzung der Gitterplätze mit Sauerstoffionen bestimmt. Hieraus gibt sich auch eine Abhängig keit der Supraleitfähigkeit von der Struktur des Keramikmate rials.The mechanism of superconductivity of these materials is still unknown, but it is believed that due to the peculiarities the crystal structure has a paired coupling of line electrodes tronen arises, which leads to superconductivity. Because the atoms and ions in the crystal are not at rest, but vibrate, a passing electron changes the lattice vibration of the ion, whereas another electron that passes in the opposite direction restores the original vibration state. Here comes it via the lattice vibrations to an indirect interaction kung between the two electrons. For these operations seems to be of importance that the copper partly in the monovalent and partly in the trivalent state. The value of the Copper in turn depends on the number of oxygen ions, what number in turn the occupation of the lattice spaces with Determines oxygen ions. This also results in a dependency superconductivity from the structure of the ceramic mat rials.
Aufgrund dieser Zusammenänge ist es nicht erstaunlich, daß die Herstellung der Supraleiter erhebliche Schwierigkeiten bereitet, obwohl das Keramikmaterial als solches durch eine Hochtemperatur-Festkörperreaktion zwischen den entsprechenden Metalloxiden leicht darstellbar ist. Dabei ist jedoch die Struk tur des Keramikmaterials nicht genau vorherbestimmbar und damit auch nicht die genaue Verteilung der Wertigkeit des Kupfers. Das Ergebnis dieser mangelnden Beeinflußbarkeit der für die Supraleitfähigkeit wichtigen Größen ist eine mangelnde Repro duzierbarkeit der Sprungtemperatur, bei der die Supraleitfähig keit eintritt, so daß die bekannten Materialien Sprungtempera turen im Bereich von 40 bis 90 K aufweisen. Ähnlich verhält es sich auch mit den oben erwähnten BiSrCu-Oxiden, mit denen einmal eine Sprungtemperatur von 140 K erreicht worden sein soll, ohne daß es bisher gelang, diese hohe Sprungtemperatur zu repro duzieren. Die gewöhnlich erreichten Sprungtemperaturen mit diesen Werkstoffen liegt zwischen 70 und 85 K.Because of these relationships, it is not surprising that the manufacture of the superconductor presents considerable difficulties prepares, although the ceramic material as such by a High temperature solid-state reaction between the corresponding Metal oxides is easy to represent. But here is the structure ture of the ceramic material cannot be precisely predetermined and therefore nor the exact distribution of the value of the copper. The result of this lack of influence over the Superconductivity major sizes is a lack of repro ducibility of the transition temperature at which the superconductivity speed occurs, so that the known materials jump tempera have structures in the range from 40 to 90 K. It is similar also with the above-mentioned BiSrCu oxides, with which once a jump temperature of 140 K is said to have been reached, without having been able to reproduce this high step temperature reduce. The jump temperatures usually reached with these materials are between 70 and 85 K.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein supra leitendes Keramikmaterial der eingangs genannten Art anzugeben, das eine einwandfrei reproduzierbare Sprungtemperatur aufweist, die höher ist als die mit Sicherheit reproduzierbare Sprung temperatur der bisher bekannten keramischen Supraleiter.Accordingly, the invention has for its object a supra to specify conductive ceramic material of the type mentioned at the outset, which has a perfectly reproducible crack temperature, which is higher than the surely reproducible jump temperature of the previously known ceramic superconductors.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Keramikmaterial gelöst, dessen Anionen-Teilgitter wenigstens teilweise von Nitridfluorid gebildet wird, dessen N3-- und F--Ionen jeweils die Plätze eines O2--Ions einnehmen, so daß das (NF)4--Ion zwei O2--Ionen entspricht.This object is achieved according to the invention by a ceramic material, the anion partial lattice of which is at least partially formed by nitride fluoride, the N 3- and F - ions of which each take the place of an O 2- ion, so that the (NF) 4th - ion corresponds to two O 2- ions.
Durch das Einführen von N3- anstellen von O2- wird die Einhaltung genauer Strukturen verbessert und zugleich eine erhöhte Pola risierbarkeit erreicht, die zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Sprungtemperaturen führt und außerdem eine Optimierung der supraleitenden Substanzen bezüglich der erreichbaren Sprung temperaturen ermöglicht. So wurden in der Regel mit den er findungsgemäßen Keramikmaterialien Sprungtemperaturen von min destens 90 K erreicht.By introducing N 3 instead of O 2 , adherence to precise structures is improved and, at the same time, increased polarizability is achieved, which leads to better reproducibility of the transition temperatures and also enables the superconducting substances to be optimized with regard to the achievable transition temperatures. As a rule, crack temperatures of at least 90 K were achieved with the ceramic materials according to the invention.
Besonders gute Ergebnisse wurden mit Keramikmaterialien erzielt, die eine Nitridfluorid-Perowskit-Struktur aufweisen. Bevorzugte Keramikmaterialien haben die FormelParticularly good results have been achieved with ceramic materials, which have a nitride fluoride perovskite structure. Preferred Ceramic materials have the formula
Ba2x La2(1-x)Cu(N y F y O(4-2y))Ba 2 x La 2 (1- x ) Cu (N y F y O (4-2 y ) )
mit 0x1 und 0y2, wie insbesondere Ba0,2La1,8Cu(N0,1O3,8), Ba0,2Cu(N1,35F1,35O1,3) und YBa₂Cu₃(N₂F₂O3-z ) mit 0z0,5.with 0 x 1 and 0 y 2, such as in particular Ba 0.2 La 1.8 Cu (N 0.1 O 3.8 ), Ba 0.2 Cu (N 1.35 F 1.35 O 1.3 ) and YBa₂Cu₃ (N₂F₂O 3- z ) with 0 z 0.5.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen eines supraleitenden, oxidischen Keramikmaterials, insbesondere eines Keramikmaterials, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Wie erwähnt, lassen sich solche Keramikmaterialien dadurch herstellen, daß mehrere Metallverbindungen, die nach einer Festkörperreaktion bei hohen Temperaturen eine oxidische Kri stallstruktur mit einen aus polarisierbaren Anionen bestehenden Teilgitter ergeben, einer solchen Hochtemperatur-Festkörper reaktion unterworfen werden. Die Erfindung besteht darin, daß wenigstens eine der eingesetzten Metallverbindungen ein Metall nitridfluorid ist. The invention also relates to a method for producing a superconducting, oxidic ceramic material, in particular a ceramic material as described above is. As mentioned, such ceramic materials can be made produce that several metal compounds after a Solid state reaction at high temperatures is an oxidic crisis Stable structure with one consisting of polarizable anions Partial lattice result from such a high-temperature solid be subjected to reaction. The invention is that at least one of the metal compounds used is a metal is nitride fluoride.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch den Einsatz eines Metallnitridfluorids die Menge des eingesetzten Nitridfluorids und damit seine Wirkung auf die Supraleitfähigkeit sehr gut dosiert werden kann, wodurch die angestrebte Optimierung der zur Supraleitung führenden Eigenschaften und infolgedessen auch die Reproduzierbarkeit einer hohen Sprungtemperatur gewährleistet ist. Dabei ist es nicht einmal erforderlich, daß Keramikmaterial entsteht, in dem, wie oben angegeben, Sauerstoffionen in meßbarem Umfang durch Nitrid- und Fuoridionen ersetzt sind, sondern es sind auch Strukturen möglich, bei denen der Einsatz des Nitrid fluorids eine stabilisierende Wirkung hat. So sieht eine Aus führungsform der Erfindung vor, daß zusätzlich zu den Metall verbindungen BaO, La₂O₃, Cu(II)O noch La₂Cu(NR)₂ als Minera lisator eingesetzt wird.The particular advantage of the method according to the invention is in that the use of a metal nitride fluoride Amount of nitride fluoride used and thus its effect can be dosed very well on the superconductivity, whereby the desired optimization of those leading to superconductivity Properties and, consequently, reproducibility a high crack temperature is guaranteed. It is does not even require ceramic material to be created in that, as stated above, oxygen ions to a measurable extent are replaced by nitride and fluoride ions, but are structures are also possible in which the use of nitride fluorids has a stabilizing effect. This is how it looks leadership form of the invention that in addition to the metal compounds BaO, La₂O₃, Cu (II) O or La₂Cu (NR) ₂ as Minera lizer is used.
Grundsätzlich können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit besonderem Vorteil solche Metallverbindungen eingesetzt werden, die eine Perowskit-Struktur ergeben, in der wenigstens teilweise jeweils zwei O2--Ionen durch ein (NF)4--Ion ersetzt sind. Bei diesen Metallverbindungen kann es sich analog zu den bekannten Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Keramikmaterialien um binäre Metallverbindungen handeln, wie z. B. Ba₂NF, La₂O₃ und Cu(II)O, aber auch BaO, La₂(NF)1,3 und Cu(II)O. Dabei werden die zur Reaktion zu bringenden Stoffe zweckmäßig mehrere Stunden auf einer Temperatur zwischen 900 und 1000 °C gehalten.In principle, according to the method according to the invention, those metal compounds can be used with particular advantage which result in a perovskite structure in which at least some of the two O 2- ions are replaced by one (N F ) 4- ion. These metal compounds can be binary metal compounds, such as, for example, analogous to the known processes for producing the ceramic materials described above. B. Ba₂NF, La₂O₃ and Cu (II) O, but also BaO, La₂ (NF) 1.3 and Cu (II) O. The substances to be reacted are expediently kept at a temperature between 900 and 1000 ° C. for several hours.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jedoch nicht binäre, sondern ternäre Metallverbindungen eingesetzt. Der besondere Vorteil der Verwendung ternärer Me tallverbindungen besteht darin, daß sie bereits eine Perowskit- Struktur aufweisen und daher in kürzerer Zeit und in besser reproduzierbarer Weise miteinander zu dem Endprodukt reagieren. Zugleich lassen sich dadurch auch supraleitende Keramikmateria lien mit höheren Sprungtemperaturen realisieren. Vorzugsweise werden als Metallverbindungen Ba(CuO₂)₂, Y₂Cu₃(II)O₆, Y₂Cu₃(II)(NFO)₂, Ba₃Cu(III)O₄ und/oder Ba₃Cu(III)(NF)₂ verwen det. Die zur Reaktion zu bringenden Stoffe werden im allgemeinen mehrere Stunden auf einer Temperatur von etwa 1100°C gehalten.In a further embodiment of the method according to the invention are not binary, but ternary metal compounds used. The particular advantage of using ternary me tall compounds is that they already have a perovskite Have structure and therefore in a shorter time and in better reproducibly react with each other to the end product. At the same time, this also makes superconducting ceramic materials possible Realize with higher transition temperatures. Preferably are used as metal compounds Ba (CuO₂) ₂, Y₂Cu₃ (II) O₆, Use Y₂Cu₃ (II) (NFO) ₂, Ba₃Cu (III) O₄ and / or Ba₃Cu (III) (NF) ₂ det. The substances to be reacted are generally kept at a temperature of about 1100 ° C for several hours.
Wie ohne weiteres ersichtlich, ist es für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlich, Ausgangsstoffe möglichst hoher Reinheit einzusetzen, da alle Verunreinigungen eine unkontrollierbare Störung der Kristallstruktur zur Folge haben, die ihrerseits aus den oben dargelegten Gründen die Supraleitfähigkeit beein flußt. Damit weiterhin der für die Supraleitfähigkeit wichtige Oxidgehalt des Keramikmaterials nicht nachteilig beeinflußt wird, ist es weiterhin zweckmäßig, die Hochtemperatur-Festkör perreaktion in einer Sauerstoffatmosphäre, vorzugsweise in Luft oder in einer reinen Stickstoff-Sauerstoff-Mischung, durch zuführen.As is readily apparent, it is for the invention Process required, raw materials as high as possible use because all impurities are an uncontrollable Disrupt the crystal structure, which in turn affects superconductivity for the reasons set out above flows. This continues to be the most important for superconductivity Oxide content of the ceramic material is not adversely affected is, it is still appropriate to the high-temperature solids per reaction in an oxygen atmosphere, preferably in Air or in a pure nitrogen-oxygen mixture respectively.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich nicht nur Keramikmaterialien mit Perowskit-Struktur herstellen, sondern in überraschender Weise auch die oben erwähnten Wismut-Stron tium-Verbindungen entscheidend verbessert. Zu diesem Zweck werden in weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah rens zur Herstellung von Sr₂Bi₂CuO x mit x8 die Metallverbin dungen Sr(BiO₃)₂ und Sr₃Su₃(NFO)₂ eingesetzt und es wird die Festkörperreaktion bei einer Temperatur bis zu 1200°C in Stick stoffatmosphäre ausgeführt, wodurch die NF-Ionen dazu veranlaßt werden, das Gitter zu verlassen und unbesetzte Gitterplätze zu hinterlassen. Dabei kann vorteilhaft zusätzlich zu Sr₃Cu(NFO)₂ eine gewissen Menge an Sr₃Cu₃O₆ eingesetzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Gehalt des hergestellten Keramikma terials an unbesetzten Gitterplätzen reproduzierbar zu steuern und demgemäß zu optimieren. Das nach diesem Verfahren herge stellte Keramikmaterial hatte reproduzierbar Sprungtemperaturen von über 100 K, obwohl es sich seiner formelmäßiger Zusammenset zung nach nicht von dem von Schnering et al beschriebenen Ma terial unterscheidet.The process according to the invention not only makes it possible to produce ceramic materials with a perovskite structure, but surprisingly also significantly improves the bismuth-stronium compounds mentioned above. For this purpose, the metal compounds Sr (BiO₃) ₂ and Sr₃Su₃ (NFO) ₂ are used in a further embodiment of the method according to the invention for producing Sr₂Bi₂CuO x with x 8 and the solid-state reaction is carried out at a temperature up to 1200 ° C in a nitrogen atmosphere carried out, causing the NF ions to leave the grid and leave vacant grid positions. It can advantageously be used in addition to Sr₃Cu (NFO) ₂ a certain amount of Sr₃Cu₃O₆. In this way it is possible to reproducibly control the content of the ceramic material produced at vacant lattice positions and to optimize it accordingly. The ceramic material produced by this process had reproducible crack temperatures of over 100 K, although in terms of its composition, it does not differ from the material described by Schnering et al.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der nachfolgend beschrie benen Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below with reference to the following ben exemplary embodiments explained in more detail.
BaO, La₂O₃ und Cu(II)O wurden im Molverhältnis 0,2 : 0,9 : 1 unter Zugabe einer sehr kleinen Menge an La₂Cu(NF)₂ als Mineralisator sehr sorgfältig miteinander vermischt und dann in Luftatmosphäre langsam auf eine Reaktionstemperatur von 900 bis 1000°C ge bracht und mehrere Stunden auf dieser Reaktionstemperatur ge halten. Aus dem auf diese Weise erhaltenen La1,9Ba0,2CuO₄ ge preßte Proben hatten reproduzierbar eine über 50 K und damit über den in der Literatur angegebenen Werten liegende Sprung temperatur.BaO, La₂O₃ and Cu (II) O were mixed very carefully in a molar ratio of 0.2: 0.9: 1 with the addition of a very small amount of La₂Cu (NF) ₂ as a mineralizer and then slowly in an air atmosphere to a reaction temperature of 900 to Bred 1000 ° C and keep ge at this reaction temperature for several hours. From the La 1.9 Ba 0.2 CuO₄ pressed samples obtained in this way had a reproducible over 50 K and thus above the values specified in the literature.
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch unter Verwendung von Ba₂NF anstelle von BaO und unter Verzicht auf La₂Cu(CF)₂ als Mineralisator. Die Reaktion erfolgte bei 900°C in einem O₂/Luft-Gemisch. Das Ergebnis war Ba0,2La1,8Cu(N0,1F0,1O3,8) mit einer Sprungtemperatur von etwa 70 K. Example 1 was repeated, but using Ba₂NF instead of BaO and without La₂Cu (CF) ₂ as a mineralizer. The reaction took place at 900 ° C in an O₂ / air mixture. The result was Ba 0.2 La 1.8 Cu (N 0.1 F 0.1 O 3.8 ) with a transition temperature of about 70 K.
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch unter Verwendung von La₂ (NF)1,5 anstelle von La₂O₃ und unter Verzicht auf La₂Cu(NF)₂ als Mineralisator. Die Reaktion erfolgte wie im Beispiel 2 bei 900°C in einem O₂/Luft-Gemisch. Das Ergebnis war Ba0,2La1,9(N1,35O1,3) mit einer Sprungtemperatur von etwa 90 K.Example 1 was repeated, but using La₂ (NF) 1.5 instead of La₂O₃ and without La₂Cu (NF) ₂ as a mineralizer. The reaction was carried out as in Example 2 at 900 ° C in an O₂ / air mixture. The result was Ba 0.2 La 1.9 (N 1.35 O 1.3 ) with a transition temperature of around 90 K.
Bei diesem Beispiel wurden Ba(Cu(III)O₂)₂, Y₂Cu(II)₃(NFO)₂ und Ba₃Cu(II)(NF)₂ eingesetzt. Die Verwendung dieser Komponenten hat den Vorteil, daß sie auf einfache Weise mit großer Reinheit herstellbar sind. So ist von diesen Komponenten Ba(Cu(III)O₂)₂ durch Erhitzen der Oxidmischungen in Sauerstoffatmosphäre her stellbar, wogegen sich die anderen beiden Komponenten nach folgenden Reaktionen darstellen lassen:In this example, Ba (Cu (III) O₂) ₂, Y₂Cu (II) ₃ (NFO) ₂ and Ba₃Cu (II) (NF) ₂ used. The use of these components has the advantage of being simple with great purity are producible. So of these components Ba (Cu (III) O₂) ₂ by heating the oxide mixtures in an oxygen atmosphere adjustable, against which the other two components follow display the following reactions:
CuF₂ + 2 YN + 2 CuO = Y₂Cu(II)₃(NFO)₂
CuF₂ + Ba₃N₂ = Ba₃Cu(II)(NF)₂CuF₂ + 2 YN + 2 CuO = Y₂Cu (II) ₃ (NFO) ₂
CuF₂ + Ba₃N₂ = Ba₃Cu (II) (NF) ₂
In beiden Fällen werden die Mischungen der eingesetzten Stoffe unter Erhitzen zur Reaktion gebracht.In both cases, the mixtures of the substances used reacted with heating.
In beiden Fällen werden die Mischungen der eingesetzten Stoffe unter Erhitzen zur Reaktion gebracht.In both cases, the mixtures of the substances used reacted with heating.
Die angegebenen Komponenten wurden wiederum sehr sorgfälig miteinander vermischt und in Luft auf eine Reaktionstemperatur von 1100°C gebracht. Nach einer Reaktionszeit von mehreren Stunden wurde die Verbindung YBa₂Cu₃(N₂F₂O3-z ) erhalten, in der z eine Zahl zwischen 0 und 0,5 bedeutet. Demgemäß liegt Cu in der erhaltenen Verbindung teils zweiwertig und teils drei wertig vor. Es handelte sich bei dieser Verbindung um einen Supraleiter mit einer Sprungtemperatur zwischen 90 und 120°C.The specified components were again mixed very carefully and brought to a reaction temperature of 1100 ° C. in air. After a reaction time of several hours, the compound YBa₂Cu₃ (N₂F₂O 3- z ) was obtained, in which z is a number between 0 and 0.5. Accordingly, Cu is partly divalent and partly trivalent in the compound obtained. This connection was a superconductor with a transition temperature between 90 and 120 ° C.
Die Verbindung nach Beispiel 4 wurde auch mit der folgenden modifizierten Reaktionsführung erhalten:The compound of Example 4 was also made with the following modified reaction procedure received:
Aus 3 Sr(BiO₃)₂ und Sr₂Cu₃(NFO)₂ wurde durch Vermischen und Erhitzen der Komponenten die Verbindung 3 Sr₂Bi₂CuO₆(NFO)0,66 hergestellt. Danach wurde durch eine Wärmebehandlung dieser Verbindung bei einer Temperatur von höchstens 1200°C unter Stickstoffatmosphäre das darin enthaltende NF ausgetrieben, so daß die Verbindung Sr₂Bi₂CuO x mit x=6,66<8 bzw. mit x=8-δ, δ=1,33, erhalten wurde. Indem ein Anteil des Sr₃Cu₃(NFO)₂ durch Sr₃Cu₃O₆ ersetzt wird, läßt sich der Anteil von austreibbaren NF in der supraleitenden Verbindung Sr₂Bi₂CuO8- w und demgemäß die Größe von δ gezielt verändern und bestimmen. Auf diese Weise hergestellte Verbindungen hatten eine Sprungtemperatur zwischen 100 und 130 K.From 3 Sr (BiO₃) ₂ and Sr₂Cu₃ (NFO) ₂ the compound 3 Sr₂Bi₂CuO₆ (NFO) 0.66 was prepared by mixing and heating the components. Thereafter, the NF contained therein was expelled by heat treatment of this compound at a temperature of at most 1200 ° C. under a nitrogen atmosphere, so that the compound Sr₂Bi₂CuO x with x = 6.66 <8 or with x = 8- δ , δ = 1, 33, was obtained. By replacing a portion of Sr₃Cu₃ (NFO) ₂ with Sr₃Cu₃O₆, the proportion of expulsible NF in the superconducting compound Sr₂Bi₂CuO 8- w and accordingly the size of δ can be specifically changed and determined. Connections made in this way had a transition temperature between 100 and 130 K.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern viele Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, deren grundlegender Gedanke darin besteht, bei oxidischen kera mischen Werkstoffen, die Supraleitung zeigen, den Sauerstoff oder statt Sauerstoff im Teilgitter enthaltene polarisierbare Anionen ganz oder teilweise durch NF zu ersetzen, um dadurch entweder die Polarisierbarkeit des Anionen-Teilgitters zu er höhen oder aber die Anzahl und/oder Anordnung der Fehlstellen im Anionen-Teilgitter genauer zu bestimmen als es bisher möglich war. Beide Effekte begünstigen den reversiblen Wechsel zwischen unterschiedlichen Wertigkeiten von Kupfer, Wismuth oder son stigen in der supraleitenden Verbindung enthaltenen Kationen, der für die Supraleitfähigkeit von Bedeutung zu sein scheint. Dabei entstehen entweder durch den Einbau von NF neue Verbin dungen oder es werden bereits bekannte Verbindungen mit besser reproduzierbaren und optimierten Eigenschaften erzielt. Dies gilt insbesondere für die im Beispiel 6 behandelte Verbindung, die sich von der von Schnering et al hergestellten und unter suchten Verbindung nicht durch ihre Summenformel unterscheidet, die jedoch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren reproduzierbar mit deutlich höheren Sprungtemperaturen hergestellt werden konnte. Daher ist zu erwarten, daß der Einsatz von NP in allen oxidischen Verbindungen, die Supraleitung zeigen, zu einer deutlichen Erhöhung der Sprungtemperatur und sehr viel besser reproduzierbaren Ergebnissen führen wird.It is understood that the invention is not limited to that described Embodiments is limited, but many deviations of which are possible without leaving the scope of the invention, whose basic idea is to use oxidic kera materials that show superconductivity mix the oxygen or polarizable ones contained in the partial lattice instead of oxygen To replace anions in whole or in part with NF, thereby either the polarizability of the anion sublattice increase or the number and / or arrangement of the defects in the anion sublattice to determine more precisely than previously possible was. Both effects favor the reversible change between different valences of copper, bismuth or son cations contained in the superconducting compound, which seems to be important for superconductivity. New connections are created either by installing NF or already known connections with better reproducible and optimized properties achieved. This applies in particular to the compound treated in Example 6, which differ from that produced by Schnering et al did not differentiate the connection by its empirical formula, which, however, can be reproduced by the method according to the invention be produced with significantly higher transition temperatures could. Therefore it is expected that the use of NP in all oxidic compounds that show superconductivity to one significant increase in the jump temperature and much better reproducible results.
Claims (17)
Ba0,2La1,8Cu(N1,35F1,35O1,3)
YBa₂Cu₃(N₂F₂O3-z )mit 0z0,5.4. Ceramic material according to claim 2 or 3 of the formula Ba 0.2 La 1.8 Cu (N 0.1 F 0.1 O 3.8 )
Ba 0.2 La 1.8 Cu (N 1.35 F 1.35 O 1.3 )
YBa₂Cu₃ (N₂F₂O 3- z ) with 0 z 0.5.
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der eingesetzten Metallverbindungen ein Metallnitridfluorid ist.5. A method for producing a superconducting, oxidic ceramic material, in particular a ceramic material according to any one of claims 1 to 4, in which a plurality of metal compounds which result in an oxidic crystal structure with a partial lattice consisting of polarizable anions after a solid state reaction at high temperatures, such a high temperature Solid state reaction,
characterized in that at least one of the metal compounds used is a metal nitride fluoride.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE3915790A DE3915790A1 (en) | 1988-05-28 | 1989-05-13 | Superconducting oxidic ceramic material and process for producing such a ceramic material |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3915790A1 true DE3915790A1 (en) | 1989-12-07 |
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Country Status (1)
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|---|---|
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-
1989
- 1989-05-13 DE DE3915790A patent/DE3915790A1/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| DE-Z: Angew.Chem. 100, 1988, Nr. 4, 604-607 * |
| JP-Z: Jpn.J.Appl.Phys. 27, 1988, L598-L599 * |
| US-Z: Accounts of Chemical Research, Vol. 21, Nr. 1, 1988, 1-7 * |
| US-Z: Inorg.Chem., 1988, 27, 5-8 * |
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