Способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок

(51) 01 39/12 (2006.01) 01 39/24 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ пленок (ВТСП пленок), и может быть использовано для создания приборов на основе эффекта сверхпроводимости. Способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок включает смешивание биалкоголята свинца и одного из металлов либо стронция, либо кальция (0,1 -0,2) мас. и висмутового купрата стронция и кальция (0,8-5,0) мас. в виде частиц крупностью не более 0,1 мкм,со спиртом (остальное), электрофоретическое осаждение смеси на металлическую подложку с последующей сушкой и термообработкой осадка при температуре 400-450 С в течение 1,5-2 - х часов. При этом получают пленку состава 2-х 223 с температурой перехода в сверхпроводящее состояние свыше 100 К и плотностью тока 1370 - 2340 /.(72) Коробова Наталья Егоровна Кетегенов Тлек Айтмуханович Тюменцева Олеся Александровна(73) Республиканское общественное объединение Национальная Инженерная академия Республики Казахстан(56) Предварительный патент 12044 Способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок, МПК 01 39/12, 39/24, опубликован в 2002(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ПЛЕНОК(57) Изобретение относится к способу получения толстых и тонких пленок, в частности к получению оксидных высокотемпературных сверхпроводящих 21352 Изобретение относится к способу получения толстых и тонких пленок, в частности к получению оксидных высокотемпературных сверхпроводящих пленок (ВТСП пленок), и может быть использовано для создания приборов на основе эффекта сверхпроводимости. Известен способ получения высоко-температурных сверхпроводящих покрытий состава (0.5 0.5) (0.85 0.15)2 Са 2 С 3 О методом толстопленочной технологии на серебряных подложках с температурой перехода в сверхпроводящее состояние(Тс) 114,90,1 К и плотностью тока при 77 К 8103/. ((0.5 0.5) (0.85 0.15)2 Са 2 С 3 О.,442,1-2, 132007.209-21215-,2006). Недостатком известного способа является высокая энергоемкость, невысокая плотность тока и невозможность получения пленок на подложках сложной конфигурации. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок включающий смешивание купрата иттрия - бария в виде частиц крупностью не более 0,1 мкм (0,80-5,00) мас. с титановым биалкоголятом щелочноземельного металла (0,01-0,02) мас. и органическим растворителем - спиртом - остальное, его электрофоретическое осаждение на металлическую подложку с последующей сушкой и термообработкой осадка при температуре 400-450 С в течение 2,5-3 часов.(Предварительный патент 12044 Способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок. МПК Н 39/12, 39/24. опубл. 16.09.02. бюл.9). Недостатками известного способа является пониженная плотность тока до 1760 /, пониженная температура перехода в сверхпроводящее состояние получаемой пленки (93 К) и повышенное время реализации способа. (М. К. . . . ,С. . , . . , . , . . , . .. . . . 58. 908 (1987). Задачей предполагаемого изобретения является разработка способа получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок состава 2 Р 223, техническим результатом которой является повышение плотности тока до 2340 А/см,повышение температуры перехода в сверхпроводящее состояние получаемой пленки (свыше 100 К) и снижение времени термообработки до 1,5-2 часов. Задача решается тем, что способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок включает смешивание биалкоголята свинца и одного из металлов либо стронция, либо кальция(0,1-0,2) мас. и висмутового купрата стронция и кальция (0,8-5,0) мас. в виде частиц крупностью не более 0,1 мкм, со спиртом (остальное), электрофоретическое осаждение смеси на металлическую подложку с последующей сушкой и 2 термообработкой осадка при температуре 400-450 С в течение 1,5-2 - х часов. Отличительным признаком является то, что в качестве биалкоголята щелочноземельного металла(ЩЗМ) вводят биалкоголят свинца и одного из металлов либо стронция, либо кальция, а в качестве купрата щелочно-земельного металла вводят висмутовый купрат стронция и кальция при этом термообработку проводят в течение 1,5-2 часов. Висмутовый купрат обеспечивает большую критическую температуру перехода - выше 100 К(1988). Введение в смесь биалкоголята свинца и одного из металлов либо стронция, либо кальция обусловлено тем, что в результате его термообработки при 400-500 С в течение 1,5-2 -х часов биалкоголят свинца и одного из металлов либо стронция, либо кальция распадается на сложный оксид свинца и ЩЗМ, которые являются неорганической связкой частиц висмутового купрата стронция и кальция, при этом его органическая часть выгорает. Образованная из биалкоголята свинца и одного из металлов либо стронция, либо кальция неорганическая связка по своей структуре идентична структуре висмутового купрата стронция и кальция, что позволяет получать плотные ВТСП пленки с высокими электротехническими и механическими характеристиками. Кроме того, биалкоголят свинца и (ЩЗМ) способствует получению более плотного осадка на электроде. Для получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок при заявляемом качественном и количественном соотношении смешиваемых компонентов необходима и достаточна термообработка осадка, образованного на металлической подложке в результате электрофоретического осаждения, при температуре 400-450 С в течение 1,5-2 часов. Заявляемый способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок состоит в следующем. Обезжиренные образцы - подложки из металла погружают в электрофоретическую ванну,содержащую биалкоголят свинца и щелочноземельного металла - либо стронция, либо кальция 0,1-0,2 мас., висмутового купрата ЩЗМ (стронция и кальция) 0,8-5,0 мас., а в качестве дисперсной среды органический растворитель -спирт. Для обеспечения высоких физико - механических характеристик ВТСП пленок необходимо применение исходных порошков повышенной дисперсности и чистоты с однородным фракционным составом,поэтому в заявляемом способе используют висмутовый купрат ЩЗМ (стронция и кальция) с готовой кристаллической структурой и размером зерен не более 0,1 мкм, это позволяет снизить толщину пленок и уменьшить их дефектность.(Томашевский Ю.Я., Севостьянов М.А./ Ж. Физика твердого тела, т. 16. 1974 г., с. 2689). Электрофоретическое осаждение осуществляют на катоде при напряжении 150-200 В/см в течение 1-3 минут 21352 при комнатной температуре. Биалкоголят свинца и ЩЗМ, адсорбируясь на поверхности ВТСП частицах, заряжает их положительно и, взаимодействуя со спиртом при наложении электрического поля, способствует образованию на катоде равномерного по толщине осадка. Сформированный на подложке - катоде осадок подсушивают, затем подвергают термообработку на воздухе при температуре 400-450 С в течение 1,5 - 2,0 часов. При этом получают пленку 2-Р 223 толщиной от 3 до 10 мкм и плотностью критического тока 1370-2340 А/см 2. Температура перехода в сверхпроводящее состояние получаемой пленки выше 100 К. Пример 1. Обезжиренные образцы из медной проволоки погружают в электрофоретическую ванну при содержании компонентов, мас.изопропанол 99,1 222310 0,8 изопропилат свинец- кальций 0,1. Полученную суспензию обрабатывают ультразвуковой частотой 15 кГц в течение 10 мин. На погруженные образцы подают напряжение 200 В/см в течение 3 минут при комнатной температуре. Сформированный на подложке осадок подсушивают в микроволновой печи на частоте 2450 МГц с мощностью 600 Вт в течение 10 минут с последующей термообработкой на воздухе при температуре 400 С в течение 1,5 часов. При этом получают пленку 2-Р 223 со следующими характеристиками толщина 3,5 мкм. плотность критического тока 2340 А/см 2. Пример 2. Обезжиренные образцы из серебряной прово-локи погружают в электрофоретическую ванну при содержании компонентов, мас. изобутанол 94,8 222310 5,0 изобутилат свинца стронция 0,2. Полученную суспензию обрабатывают ультразвуковой частотой 20 кГц в течение 10 мин. На погруженные образцы подают напряжение 200 В/см в течение 1 минуты при комнатной температуре. Сформированный на подложке осадок подсушивают в микроволновой печи на частоте 2450 МГц с мощностью 600 Вт в течение 10 минут с последующей термообработкой на воздухе при температуре 450 С в течение 2 часов. При этом получают пленку 2-Р 223 со следующими характеристиками толщина 9 мкм, плотность критического тока 1370 А/см 2. Пример 3. Обезжиренные образцы из медной проволоки погружают в электрофоретическую ванну при содержании компонентов, мас. изопропанол 97,35 222310 2,5, изопропилат свинца стронция 0,15. Полученную суспензию обрабатывают ультразвуковой частотой 15 кГц в течение 10 мин. На погруженные образцы подают напряжение 200 В/см в течение 3 минут при комнатной температуре. Сформированный на подложке осадок подсушивают в микроволновой печи на частоте 2450 МГц с мощностью 600 Вт в течение 10 минут с последующей термообработкой на воздухе при температуре 420 С в течение 2,0 часов. При этом получают пленку 2-Р 223 со следующими характеристиками толщина 5 мкм,плотность критического тока 1950 А/см 2. Примеры получения пленок заявляемым способом сведены в табл. 1. Таблица 1. Температура Размер Толщина Плотность обжига, С осаждаемых пленки, мкм тока,частиц, мкмс, /2 одного из металлов либо стронция, либо кальция, а в качестве купрата щелочноземельного металла вводят вимутовый купрат стронция и кальция, при следующем соотношении компанентов мас. Биоалкоголят свинца и одного из металлов либо стронция, либо кальция 0,1-0,2 Висмутовый купрат стронция и кальция 0,80-5,00 Спирт остальное,при этом термообработку проводят в течение 1,5-2 часов. Способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок, включающий смешивание биоалкоголята щелочноземельного металла и купрата щелочноземельного металла в виде частиц крупностью не более 0,1 мкм со спиртом, электрофоретическое осаждение смеси на металлическую подложку с последующей сушкой и термообработкой осадка при температуре 400-450 С, отличающийся тем, что в качестве биоалкоголята щелочноземельного металла вводят биоалкоголят свинца и Верстка Молдахметова Д.А. Корректор Хамзина Т.М.