"Хімічні" надпровідники - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

З хімічної точки зору, безпрецедентні труднощі при отриманні сучасних класів ВТНП-матеріалів безпосередньо пов'язані з хімічною і структурною складністю ВТНП, що приводять до їх термічної і хімічної нестабільності. Простота і експресність отримання надпровідних купратів твердофазним (керамічним) методом, перші візуально бездефектні монокристали малого розміру, одержані спонтанною кристалізацією, лише створили брехливе враження, що більшість проблем синтезу ВТНП вже позаду. Насправді, традиційні методи твердофазного синтезу цих речовин виявилися малоефективними при отриманні ВТНП-матеріалів з практично прийнятними властивостями. У зв'язку з цим абсолютно закономірним став розвиток розплавних технологій, основаних на ідеї кристалізації розплавів, здійснюваної в контрольованих умовах, і ведучої до комплексної дії на реальну структуру матеріалу. Слід зазначити, що практично всі ВТНП є інконгруєнтно плавкими з'єднаннями, і їх розплав є системою, яка є багатокомпонентною, гетерогенною (що містить разом з розплавом тверду і газоподібні фази), відкритою (що бере активну участь в кисневому обміні з газовим середовищем) і такою, що знаходиться, в змозі, віддаленому від термодинамічної рівноваги[1]. Як приклад можна привести RBa2Cu3OZ(R123) фази - якнайповніше вивчене і відоме сімейство високотемпературних надпровідників (R=РЗЭ). Будучи по складу складними купратами, як і більшість інших ВТНП R123 фази поєднують такі компоненти, що хімічно розрізняються, як стехіометричні по кисню тугоплавкі лужноземельні і рідкоземельні оксиди (BaO і R2O3) і легкоплавкий "кислотний" оксид перехідного металу (мідь), що проявляє різний ступінь окислення. Як результат, виникає проблема кисневої нестехиометрії, що примушує розглядати замість звичайно використовуваних ізотермічних фазових діаграм R2O3-BaO-CuO чотирьохкомпонентні системи R2O3-BaO-CuOn-О2 з ускладненими співвідношеннями "pO2-температура-склад", особливо у області співіснування твердих і рідких фаз. Крім того, достатньо великий іонний радіус "легких" рідкоземельних елементів (La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) робить можливим утворення твердих розчинів заміщення барію на РЗЭ, рівноважний склад яких в надсолідусной області визначається складом розплаву, що знаходиться в рівновазі з твердим розчином. Це ще більш ускладнює загальну картину фазових співвідношень і утрудняє оптимізацію процесів отримання ВТНП-матеріалів. Таким чином, найважливішим матеріалознавчим завданням є формування кисень - і катіон-нестехіометричних твердих розчинів із заданим складом, ступенем хімічної однорідності (тобто з певним розподілом на макро - і мікрорівнях складових розчин компонентів), а також в направленому формуванні реальної структури ВТНП-матеріалу, що забезпечує необхідний комплекс структурно - чутливих властивостей. Сателіта і часто не менш важливим завданням є дослідження стабільності подібних твердих розчинів, зокрема, вивчення причин існування метастабільних станів ВТНП-фаз і проблеми їх низькотемпературного розпаду (діаграми Time-Transition-Temperature), фундаментальні дослідження рівноважних фазових діаграм ВТНП-систем, ефектів передісторії, хімічної деградації ВТНП, способів створення композитних надпровідних матеріалів і ін.

Похожие статьи




"Хімічні" надпровідники - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

Предыдущая | Следующая