способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе натрий - теллурид натрия

Формула изобретения

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе натрий-теллурид натрия, включающий нагрев порошка теллура с металлическим натрием до температуры 200°С в реакторе под вакуумом 5·10 ^-4 Торр, выдержку в течение 1 ч и охлаждение до комнатной температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии получения высокотемпературных сверхпроводников в системе металл - оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

В практике физических исследований известны высокотемпературные сверхпроводники, полученные в различных системах металл - оксид металла. Хотя имеются физические предпосылки к обнаружению таких сверхпроводников и в системе натрий-теллурид натрия. В научной литературе сведений об исследованиях этой системы обнаружить не удалось.

Из уровня техники известен способ получения сверхпроводника теллурида железа нестехиометрического состава FeTe_1+x(x=0; 0,2; 0,4). По этому способу на несверхпроводящие подложки состава (LаАlO₃)_0,3 (SrAl_0,5Ta_0,5O₃)_0,7 , MgO, SrTiO₃ и LаАlO₃ лазерным напылением пленки теллурида железа толщиной 100-500 нм состава Fe_8,9 Te в вакууме 4×10^-5 Па при температуре 540°С. Далее пленки отжигают в вакууме при 600°С в течение 24 ч. Температура перехода в сверхпроводящее состояние полученных образцов составляла 13 К [Y.Ban et al. Superconductivity in iron telluride thin films under tensile strength, PRL (2010) v.104, 017003]. К недостаткам этого способа следует отнести технологическую сложность и большую продолжительность процесса. Кроме того, температура перехода в сверхпроводящее состояние полученных пленок довольно низкая, всего 13К.

Задача изобретения - получение сверхпроводника в системе натрий - теллурид натрия с высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние, упрощение технологии получения при одновременном повышении воспроизводимости результатов синтеза.

Решение поставленной задачи достигается тем, что используется способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе натрий - теллурид натрия, включающий нагрев порошка теллура и образца металлического натрия в реакторе до температуры 200°С под вакуумом 5×10^-4 Торр, выдержку в течение 1 ч и охлаждение до комнатной температуры. В предлагаемом способе реализуется идея, состоящая в покрытии поверхности образца металлического натрия пленкой теллурида натрия, образующегося при взаимодействии металлического натрия с парами теллура в вакууме при температуре выше температуры плавления натрия (98°С). Упругость паров твердого теллура при температуре 200°С достаточно высока (0,95 кПа), чтобы реализовать взаимодействие паров теллура с поверхностью расплавленного образца металлического натрия.

Результат такого взаимодействия поясняется чертежом, на котором показаны результаты измерения температуры сверхпроводящего перехода на материале, полученном с помощью именно этого способа.

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника осуществляется следующим образом. Порошок теллура и кусочек металлического натрия помещают в кварцевый трубчатый реактор, который откачивают до остаточного давления 5×10 ^-4 Торр. После этого ампулу отпаивают и помещают в печь, нагретую до температуры 200°С, т.е. до температуры, которая выше температуры плавления натрия (98°С). Образец отжигают в печи в течение 1 часа, извлекают из печи и проводят измерение магнитной восприимчивости в переменном магнитном поле с целью обнаружения сверхпроводящего перехода.

Пример реализации способа

В качестве исходных материалов использовали порошок теллура (100-500 мкм) чистотой 99,99% и металлический натрий чистотой 99,99%. Порошок теллура массой 1,27 г и кусочек натрия массой 0,23 г помещали в кварцевую ампулу, которую вакуумировали до остаточного давления 5×10^-4 Торр. Ампулу отпаивали и помещали в печь сопротивления, нагретую до температуры 200°С, которая выше температуры плавления натрия (98°С). Образец металлического натрия с порошком теллура выдерживали при этой температуре в течение 1 часа, после чего ампулу охлаждали до комнатной температуры и проводили измерение магнитной восприимчивости в переменном магнитном поле. Результаты измерения представлены на чертеже: переход полученного образца в сверхпроводящее состояние составляет 35 К.