Nadprzewodniki. Własności i technologia http://rcin.org.pl
advertisement
Leszek HOZER, Andrzej SZYMAŃSKI, Romuald INSTYTUT TECHNOLOGII MATERIAŁÓW ul. Wólczyńska 133, 01-919 WADAS ELEKTRONICZNYCH Warszawa Nadprzewodniki. Własności i technologia 1. W Ł A S N O Ś C I NADPRZEWODNIKÓW 1. Podstawowę cechę nadprzewodników ności elektrycznej w określonym jest z e r o w a w a r t o ś ć przedziale 2. Prąd elektryczny m a l n y , zwanę wartościę ład p r z e z prze- normalnym. ma wartość pręd e l e k t r y c z n y w i ę k s z y od oporność elektryczna pole magnetyczne pewnej się w maksy- krytycznę. Oeśli zostanie wymuszony /na 3. N a d p r z e w o d n i k i m a j ę Oeśli przekształca płynęcy w nadprzewodnikach baterie zewnętrzne/ to p o j a w i a się opor- temperatur. Powyżej temperatury, zwanej krytycznę, nadprzewodnik wodnik, który nazwano przewodnikiem ich przyk- krytycznego, nadprzewodnika. również unikalne własności d z i a ł a na p r z e w o d n i k magnetyczne, normalny, to przenika p r z e z c a ł ę jego o b j ę t o ś ć . E f e k t y ekranov.'ania sę n i e w i e l k i e . D e ś l i tomiast nadprzewodnik to w s z y s t k i e zostanie poddany działaniu linie sił pola m a g n e t y c z n e g o zewnętrz. Indukcja magnetyczna wewnętrz ru. Z e w n ę t r z n e pole m a g n e t y c z n e ka ruch ł a d u n k ó w e l e k t r y c z n y c h ne g e n e r o w a n e nętrznego przez pola m a g n e t y c z n e g o 4. W nadprzewodniku elektrycznego nikiem magnetycznego, "wypchnięte" na p o w i e r z c h n i ze- nadprzewodnimagnetycz- skierowane do zew- jemu. jest w z b u d z a n y za p o m o c ę lub m a g n e t y c z n e g o . P o n i e w a ż p r ę d e l e k t r y c z n y ma krytyczne, powyżej na r ó w n a jest regułę L e n z a . Pole jest przeciwnie pręd e l e k t r y c z n y k r y t y c z n ę , to p o l a m a g n e t y c z n e wartości indukuje i równe pola nadprzewodnika zgodnie z ruch ł a d u n k ó w zostanę na- lub e l e k t r y c z n e m a j ę których nadprzewodnik również staje się pól wartość swoje przewod- normalnym. Podczas wzbudzania jednorazowo prędu elektrycznego i i m p u l s o w o . Po w y ł ę c z e n i u j e d n o z tych p ó l w ł ę c z a pola pręd elektryczny bez z a n i k u , j e ś l i c a ł y o b w ó d jest z a m k n i ę t y i http://rcin.org.pl się płynie nadprzewodzący, 11 Wartość p r ę d u jest z a l e ż n a od w a r t o ś c i p ó l w z b u d z a j ę c y c h go lub m a g n e t y c z n e g o . E l e k t r o n y cię sę w i ę c z w i ę z a n e elektryczne- pewnę energią 5. O e ś l i w nadprzewodniku w kształcie pręd elektryczny, pierścienia to i n d u k u j e on s t r u m i e ń e k s p e r y m e n t a l n i e , że i s t n i e j e m i n i m a l n a ^o ° h c / 2 e . S t r u m i e ń ten jest jest magnetyczny. wzbudzany Jego w a r t o ś ć , która kwantem strumienia wynosi magnetycznego fluksonem. Oeśli pręd elektryczny w pierścieniowym przewodniku jest wzbudzany wzrostu rośnie jest fluksonów to c e c h a w y ł ą c z n i e r ó w n i e ż sę i n d u k o w a n e nie większa jest to w m i a r ę ^ = n^^ strumień . London nadprzewodników. W przewodniku ładunku elektrycznego. Elementarnym a w przewodniku normalnym z w a n a parę C o o p e r a ładunkiem elementarnym jest p o g l ę d , że e l e m e n t a r n y d o w o d e m na i s t n i e n i e a nie pojedyncze par C o o p e r a elektrony normalnym Jest dwukrotwięzana ładunkiem w o ładunku dla istnienia magnetycznego elektrony pary [2]. Nie netycznego więc tj. h c / e , h c / 2 e Jest i hc/ne gdzie indukowa- Jest p o t r z e b n a wówczas n i e n i a z w i ę z a n y c h par Hipoteza istnienia par C o o p e r a w n a d p r z e w o d n i k a c h t y c z n e sę p r z e c i w n i e skierowane pozostaje nadal do z e w n ę t r z n e g o ich m o m e n t y magnetycznych w Jednostce obu rodzajów Na r y s u n k u la) nadprzewodników magnetyzacja pola nadprzewodniku malnę hi- magnetycznego. pola magnetycznego wykazały, pierwszego drugiego to jest objętości w funkcji pola mag- przedstawiono 1. na rysunku pionowo maleje do zera przy pewnym lu p r o g o w y m , z w a n y m m a g n e t y c z n y m taki nosi nazwę ist- magne- istnieję dwa rodzaje nadprzewodników. Zmiany m a g n e t y z a c j i , netycznego polem krytycznym H^. po- Nadprzewodnik rodzaju. rodzaju magnetyzacja przy polu magnetycznym zwanym pierwszym t y c z n y m Hj^, N a s t ę p n i e m a g n e t y z a c j a zerowę przy drugim krytycznym 12 to z n a c z y momentów magnetycznych w funkcji sumy momentów W hc/2e dowodem eksperymentalnie. 6 ; N a d p r z e w o d n i k i sę d i a m a g n e t y k a m i , że magnetycznego być e k s p e r y m e n t a l n y m magsę elektronów. p o t e z ę nie p o t w i e r d z o n ę Pomiary przewod- strumienia n=l,2,3,... Obserwowane strumienia nie m o ż e jest nadprzewodnictwa. hc/2e jest bogate gama kwantów również kwanty ułamkowe. Kwant mierzony w nadprzewodnikach y/q=e/. elektronów para elektronów. Ponadto w kwantowym efekcie Halla odkrytym w nikach normalnych obserwowana nad- q=2e, strumień magnetyczny hc/2e sę n i e z b ę d n e również przez pojedyncze jego jest e l e k t r o n t j . , że z w i ę z a n e M o ż n a w y k a z a ć , że k w a n t s t r u m i e n i a nad- zdania, = hc/e. Różnica wartości obu kwantów jest para elektronów i zos- magnetycz- [l] j e s t k w a n t y s t r u m i e n i a ale ich w a r t o ś ć i wynosi z wartości? przewodniku Wyrażany p r z e r pole m a g n e t y c z n e , również liczba fluksonów. Całkowity ny jest w i e l o k r o t n o ś c i ? ny sie- Stwierdzono tał n a z w a n y że z nadprzewodnika. stopniowo osięga wartość krytycznym maleje polu magnetycznym http://rcin.org.pl maksy- polem i osięga H^ - r y s u n e k magne- wartość Ib^ . 7. W polach Hj < H < H2 zaobserwowano występowanie małych r y c z n y c h o b s z a r ó w , w k t ó r y c h pole m a g n e t y c z n e wane do pola magnetycznego w pozostałych tych o b s z a r ó w w języku w wirze jest rysunek 2. Obszary jest przeciwnie częściach te n a z w a n o p o l s k i m w i r a m i . P r z y j ę t o , że k i e r u n e k jest zgodny z kierunkiem zewnętrznego Założenie takie w y j a ś n i a się n e g o H^ p o l e m a g n e t y c z n e t y m , że p o w y ż e j zaczyna przenikać próbki. vortexami pola pola skiero- Ilustrację zwanymi magnetycznego magnetycznego. pierwszego przez cylind- pola krytycz- próbkę. Dokonuje te- go k w a n t o w o w m a ł y c h w i r a c h . W m i a r ę w z r o s t u p o l a m a g n e t y c z n e g o wzras- ta l i c z b a e l e m e n t a r n y c h sił pola przenikają wirów przez całę i p r z y polu m a g n e t y c z n y m H ^ linie próbkę. M a) Hc -M \ H R y s . 1. Zależność magnetyzacji od pola magnetycznego w n a d p r z e w o d n i k a c h (a) p i e r w szego rodzaju, (b) drugiego rodzaju VA Rys. 2. Obraz domen cylindrycznych obserwowanych w nadprzewodnikach drugiego rodzaju powyżej p i e r w s z e g o , k r y t y c z n e g o p o l a m a g n e t y c z n e g o H^^ http://rcin.org.pl 13 Interpretacji wość t a k i e j d o k o n a n o , k i e d y nie z n a n a t w o r z e n i a się m a g n e t y c z n y c h była Jeszcze możli- domen cylindrycznych, zwanych również bublami. M o ż n a w i ę c s ę d z i ć , że s t r u k t u r a m a g n e t y c z n a w i r ó w do s t r u k t u r y m a g n e t y c z n e j pola magnetycznego bębli. Pojawienie przeciwnym jęce wyjaśnia zmniejszanie do pola się jest obszarów indukowanego analogiczna o kierunku przez prędy się m o m e n t u m a g n e t y c z n e g o powyżej ekranu- p o l a H^^ z rysunku 2 . 8. Tworzenie się diamagnetycznym pełnie czymś nowym Przenikanie łanie magnetycznych domen cylindrycznych m i m o , że z o s t a ł o bardzo i nieoczekiwanym pola m a g n e t y c z n e g o tego p o l a nie z punktu widzenia przez próbkę tylko na e l e k t r o n y n a d p r z e w o d n i k o w y m i , ale starajęce jak i n a d p r z e w o d n i k ó w swobodnych. Wydaje interpretację się w y j a ś n i ć pole magnetyczne ograniczaj? s i ę , że jest złożonych e f e k t H a l l a / jak i zjawisk to g ł ó w n ę p r z e s z k o d ę 9. Każdy nadprzewodnik jej o b j a w i a się elektryczna - kiedy wzrasta temperatura do wartości - kiedy wzrasta pole zmniejszenie nadprzewodnictwa d r u g i jest w y j a ś n i a n y n y c h dla n a d p r z e w o d n i k ó w się równań prędu elektrycznego równania się we w ł a s n y m 14 temperaturach. Zgodnie spowo- skonstruowa- zwanych pod w p ł y w e m pola równania[2], magnetycz- magnetorezystywności. nadprzewodników uzwojenia polu magnetycznym pierwiastki jest t a k i e nie sę p o t r z e b n e przez nadprzewodnik Występuje wówczas efekt samozadławiania kich prę- cieplne. za p o m o c ę s p e c j a l n i e na w ł a s n o ś c i techniczne. Płynęcy 1 0 . Nie w s z y s t k i e krytyczne- k r y t y c z n e j T^, i się o p o r n o ś c i w n a d p r z e w o d n i k u pole magnetyczne. Wszelkie znajdowały prę- opor- przypadkach: fenomenologicznych j e d n a k , że pola magnetycznego znaczenie gęstość zerowej prędu powyżej przez drgania nego jest w y n i k i e m z n a n e g o j u ż z j a w i s k a : wytwarza utratę magnetyczne. pierwszym mi L o n d o n ó w . W y d a j e Wpływ kwantowy nadprzewodnika. Krytyczna wartość m a l e j e d o zera w d w ó c h Pojawienie /np. w y k a z u j e w ł a ś c i w ę mu k r y t y c z n ę du e l e k t r y c z n e g o Przypadek elektronów uniemożliwiajęcę normalnych ności elektrycznej. W miarę wzrostu wartości go w z r a s t a o p o r n o ś ć W przypadku aktual- przewodników nadprzewodników. du e l e k t r y c z n e g o . P r z e k r o c z e n i e dowane niszczeniem zwięza- wszystkie się do o p i s u w y ł ę c z n i e przewodników jonach. oddziaływało o ignorowało elektrony własności zarówno dzia- niekiedy r ó w n i e ż na e l e k t r o n y s i l n i e z w i ę z a n e w nadprzewodnikowymi zu- magnetycznego. powinno powodować ne z j o n a m i , j e ś l i p r z e n i k a p r z e z p r ó b k ę . T y m c z a s e m ne k o n c e p c j e materiale "swobodne", zwane Nie ma ż a d n y c h p r z y c z y n , a b y z e w n ę t r z n e tylko z e l e k t r o n a m i w d a w n o z a o b s e r w o w a n e , jest pręd ma również elektryczny nadprzewodnikowe wnoszęcym się p r ę d u będę magnetooporność. nadprzewodzęcego. sę n a d p r z e w o d n i k a m i w d o s t ę p n i e z teorię nadprzewodnictwa http://rcin.org.pl opracowanę nis- przez Bardeena, Coopera i Schrieffera te m e t a l e przewodnikami, M których elektrony przycięgaję ciągania się e l e k t r o n ó w elektron, üest stwarzają to o g ó l n e i związki oddziaływania kryterium elektron - fonon Koncepcja przyciągania kiedy przyciąganie koncepcji się e l e k t r o n ó w i jako m o ż l i w e w y j a ś n i e n i e Schrieffera nadprzewodników jak ż a d n a z d o t y c h c z a s o w y c h teorii ciała 2 . KCJMPOZYCÜE N A D P R 2 E W 0 D N I K 0 W E Nadprzewodnictwo I ICH bardzo niska. Znaczne rysunek 3. Tego później do s t a n u p r z e w o d n i c t w a sukcesy osiągnięto o strukturze degenerowały perowskitowej ceramiki procesie LiTiOj. Nadprzewodnictwo do lub cyto- typową, tlenkowych. stwierdzono domieszkowanie nadprzewodnictwa z tej g r u p y zvMiązków, o d k r y t o w n i c h w 1 9 7 3 roku a temperatura nadprzewodnictwa o s i ą g a n e g o dla m e t a l i i ich s t o p ó w spiekanymi związki temperatura nadprzewodnictwo krytyczna wynosiła leżał p o n i ż e j 13 K . zakresu (23 K w 1 9 7 3 r o k u ) w y n i k i te nie zainteresowania. Dopiero Bednorz i Müller [ 7 ] u z y s k a l i wyraźny skok k r y t y c z n e j T ^ do 3 5 K d l a p e r o w s k i t ó w A = C a , S r lub Ba) ratura krytyczna r a t u r y 98 K ( 1 9 8 7 - rysunek 4. W krótkim czasie r,; i 1 1 5 K perowskitów LnBa2Cu20^_^ Tak narodziła się temperaturowymi, których jednego różnych (l988 r.) . O s i ą g n i ę t o (gdzie roku b a d a c z y do te w y n i k i tempetempedla (gdzie Ln = N d , Sm, E u . G d , D y , H o , E r , skrótową nazwą grupa tworzyw temperatury ciekłego temperatury u k ł a d u La2_j^A^CuO^ została podniesiona przez Y b , L u lub y ) , o k r e ś l a n y c h żej się (tlenowa atmosfera s p i e k a n i e ) były w związkach BaÍPb.Bi^O^, których budziły wytwarzać jest c z ę s t o własności nadprzewodnictwa k r y t y c z n a w y n o s i ł a 1 3 , 7 K . W 1 9 7 5 roku o d k r y t o temperatur przejścia normalnego piezoelektrycznej, strontu SrTiO^. Redukcja jego w ł a s n o ś c i p ó ł p r z e w o d n i k o w e Ponieważ zakres nieużyteczna, kiedy zaczęto tych s u k c e s ó w tlenkowej w 0,3 K. Kolejnymi nadprzewodnikami w konwencjonalnym cytowana [3-6]. poszukiwania wśród związków spieków w 1 9 6 6 roku w t y t a n i a n i e in- metali. rozpoczęto Dla polikrystalicznych wówczas, stałego. rodzaju nadprzewodniki otrzymuje metodą wytwarzania Znacznie jest ona tak silne. TECHNOLOGIE stopy kilku pierwiastków. Ilustracją hutniczą jest są przy- braku zostało odkryte w metalach. Temperatura m e t a l i od stanu n a d p r z e w o d n i c t w a - fonon. nawet fononów. W nadprzewodnictwa Z punktu widzenia wytwórców wany - być w z g l ę d n i e jest s z o k u j ą c a to n a s t ę p u j e za p o ś r e d n i c t w e m teoria Bardeena, Coopera w podręcznikach jest elektron temu r ó w n i e ż nie są n a d p r z e w o d n i k a m i . A b y d w a e l e k t r o n y ciągały się, oddziaływania elektron - fonon muszą nej nadprzy- nadprzewodnictwa. Miedź i srebro dobrymi przewodnikami dzięki słabym oddziaływaniom Dzięki będę się. Możliwość związków typu nazywanych nadprzewodnikami temperatura azotu(>77 krytyczna Tm, "1-2-3". wysoko- leży w obszarze powy- kJ. http://rcin.org.pl 15 „4-2-3" ci tnkie Wars-hvy 0(,j cienkie. i ' — 1 2 níei^o-bilhe i fJIRll^ I - K/lfílM ) 03 „-(-2-i (Houil-On, t^arijLand) ./í-2-3" iUSñ) zoo • 100- • ..4-Z-i" B¿ kj mie/sce ¿an •fanot^'cáu (tJifilH) 02 01 ,1-l-i" Oń pod cisnimerr) 01 — Me J 1310 K-Qa-Bí l/bw 1330 -O (JBM) mo mo R y s . 3. T e m p e r a t u r a 16 La-Sr-Cu-0 •f M /f?«6 19S8 krytyczna, kompozycje i daty odkrycia materiałów nadprzewodnikowych http://rcin.org.pl 'im nowych c=11675 A ,, •ft L \ Ab-3,822 •« ! A-/ R y s . 4. Ortorombowa struktura p e r o w s k i t u i t r o w o - b a r o w o - m i e d z i o w e g o wyprowadzona z badań r e n t g e n o s t r u k t u r a l n y c h , badań w transmisyjnym mikroskopie elektronowym, dyfrakcji skupionej więzki elektronów oraz dyfrakcji n e u t r o n o w e j . 1 - w a k a n c j e , 2 - tlen, 3 - m i e d ź [ 7] Odkryte sobę zjawisko było n i e s p o d z i a n k ę , znacznej wielkości moment nie o b n i ż a ł a temperaturę wodnikach. Zależność przedstawiono Szereg o strukturze magnetyczny, obecność badawczych tetragonalnej syntetyzowało lub r o m b o w e j tlenki Y ^ O ^ , CuO 99,999^^' M i e s z a n i n y reakcyjne wygrzewano 1 0 7 0 do 1 2 2 0 K w a t m o s f e r z e temperaturę jało p r z e m i a n i e tej g r u p y jest tj. g d y t w o r z y się z układu fazowej sprzyja fazę z r e d u k o w a n ą z różnę z a w a r t o ś c i ? i BaO o poziomie w zakresie tetragonalnego zwięzków zwięzek ^ tlenu. czystości temperatur do również atmosfera rombowego. tlenu. przy z < 0,3, wydaje i występuje od się o z > 0,3. Obecność nej m o ż e p o w o d o w a ć obniżenie nadprzewodnictwa p r z e j ś c i e do o b s z a r u Wykaza- Obecność decydować odmiana tej o d m i a n y w materiale. nadprzewodnictwa http://rcin.org.pl ob- sprzy- tetra- przy dużym niedoborze T^ i najostrzejsze gwałtow- zwięzki YBa2Cu20^ nadprzewodzenia. Wysokotemperaturowa gonalna ze nadprze- p o w i e t r z a , w c z a s i e 8 g o d z i n , po c z y m fazy r o m b o w e j , k t ó r a p o j a w i a się o własnościach którego z różnymi s z y b k o ś c i a m i . Powolne chłodzenie fazowej n o , że p r z e m i a n i e dla niosę 5. Do syntez stosowano niżano lantanowce k r y t y c z n ę T^, w d o t y c h c z a s z n a n y c h oporności od temperatury na r y s u n k u zespołów ponieważ tlenu, strukturalNajwyższę stwierdzono. 17 iOOO 3000 - 2000 - i 1000 - TIKI Rys. 5. O p o r n o ś ć w gdy którym próbki tura Page et kryształów od skład cechy al. rombowo materiału ziomu ku p o ż ę d a n y m c. W czyna czasie się około 90 K , się on otrzymanych wartości tendencję do konwergencji tendencję w kierunku nastąpił zgodnie Temperatura tem 18 faz układu elementarnej vm s t n n helowego o przeważała zawartości w o tworzeniu nadprzewodnictwa Pr. http://rcin.org.pl azo- niedobór wydłużonej osi w nich się Pr) c i za- w układzie obserwowano samym Monotoniczny stężenia roztworów obniżała izo- struktura a i b , i tym tetragonalnego. ze w z r o s t e m po- (rys. 4.) identyfikowała (czyli z przewidywaniami przejścia zawartoś ci x że krystalograficznych tworzenia komórki T^, z nadprzewodnict- kontrakcja rombowa też syntetyzowanego (x = O • l ) , wzrostem osi czy własnościami wykazuje strukturę następuje wykazały, rombowym. Ze objętości kryształ mono- niezależnie krytycznę przesuwa o składzie z YBa2Cu20^_^ one fz o b s z a r u struktura perowskitu. Większość ijzrost a więc powietrza w tlenie że że w y ż a r z a n i e temperaturę tetragonalnę tworzyć perowskitu. powietrza, się struk- syntezy Stwierdzono, - temperaturom wyżarzania zwięzków strukturalnych wykazano, [8,9] (z=0) i 1273 K w atmosferze przesuwa atmosferze jednocześnie Syntezy tlenu - wyższym tlenu. Charakteryzuje osi zwięzki YBa2Cu20^_^, rzadkich struktury w.temperaturze tlenu, charakteryzowały temperatury towy^. Wzrastający perovMskitu ziem odkształconej Jednocześnie w atmosferze 6 0 l< do kationami bliskim YBa2Cu20^. w atmosferze dla stechiometrii YBagCu^O^ [10] dokonali o składzie nadprzewodzenia. temperatury bliski tego, czy syntetyzowano wyżarzano wo funkcja itr z a s t ę p o w a n o miały wykazywała Le jako prazeodymu stałych. się ze wzros- w wielu laboratoriach YBa2Cu20^_^ zawartości noczesną obniżenie T^ przy zaburzeniach do skutki typu przy obniżonej k r y t y c z n e j T^, z a c h o d z i z tetragonaInej w obsadzie węzłów jonami s t r u k t u r y , co tlenu. O b n i ż o n y jed- następuje poziom możliwość występienia miedzi na wyższym toteż postuluje równoważne s i ę , że w p r o w a d z e n i e zmniejszeniu materiałó'.'j nie z a w i e r a j ę c y c h nu o b n i ż e n i e opornoćci zachodzi temperatury tworzenia tlenu ogranicza niu u t l e n i a n i a , łuje i wzrost tlenu. Obniżenie tendencję wartości s t w i e r d z o n o , że dla z w i ę z k ó w stechiometrii prazeodymu. prazeodymu zastop- wywo- tlenu w s t o s u n k u Przy stałej zawartości w a r t o ś c i o w o ś c i Cu^'^ do Cu"^ m o ż e n a s t ę p i ć przez do tle- wbudowa- +4 nie j o n ó w P r do s i e c i k r y s t a l i c z n e j . H i p o t e z ę rać f a k t , że ze w z r o s t e m z a w a r t o ś c i prazeodymu k o m ó r k i e l e m e n t a r n e j , co p r z y p u s z c z a l n i e miedzi i zwiększenia średniej zwięzek fazowej chów), gdy z = 0,5, przy jednoczesnej w obecności L z układu et a l . [ l l ] o t r z y m a l i i grupę strukturze w której Ba podstawiono lantanem. Zakres t l e n u , po czym z a s t o s o w a n o zawierajęcym sieci. o wzorze z rombowym Y3a2Cu20^_^, zwięzków rozcięga stechiometrycznych, . W charakterze je w t e m p e r a t u r z e prekursorów 1240 K w stru- końcov"je w y ż a r z a n i e w atmosferze tle- dyfrakcji neutronów stwierdzono, że przy X = 0,5; 0,375; 0,25 otrzymane przy składzie łańcu- miedzi roztworów stałych takich gdy x = O (LaBa2Cu20y n u , VI t e m p e r a t u r z e 8 7 0 K . M e t o d ę miast (bez zredukovKanym j e d e n e l e k t r o n do zwięzków izomorficznej użyto L a ^ O ^ , BaCOj i CuO. Wygrzewano mieniu że (posiadają- redukcji się w s t a n i e się o d X = 0 , 5 do x = 0 , 2 5 i nie o b e j m u j e to z n a c z y rombowego tet r a g o n a l n e g o całkowitej jony miedzi powinny znajdować a objętość redukcji p r a z e o d y m u , przy x = 0 , 5 i z = 0 , 2 , ( b r a k Cu'^^), zaś k a ż d y jon Pr"^^ w n o s i Segre się popie- długości więzania Cu-0. Stwierdzono, 1-2-3 ulega przemianie wszystkie zwiększa się jest n a s t ę p s t w e m c e g o uporzędkov'iane ł a ń c u c h y C u - o ) do u k ł a d u do C u ^ . A n a l o g i c z n i e tę w y d a j e produkty więcej były j e d n o f a z o w e , nato- baru ( x = 0 , 1 2 5 lub x = 0,0) z a w i e r a ł y z n a c z n e i i o s c i B a C u O ^ . P o m i a r y o p o r n o ś c i w y k a z a ł y , że przy X = 0 , 5 o t r z y m a n y z w i ę z e k L a i S a . c-l-^n » ° strukturze tetra* u,J' j /—z g o n a l n e j , z a c h o w y w a ł się jak p ó ł p r z e w o d n i k , g d y n a t o m i a s t x m a l a ł o , pojawiały się w ł a s n o ś c i nadprzewodnictwa w y c h . W r a z ze z m n i e j s z e n i e m Tj,, o s i ę g a j ę c wszystkie temperatura heterofazokrytyczna p o z i o m o k o ł o 60 K dla p r ó b e k o x = 0 , 1 2 5 i 0 , 0 . otrzymane z o w a ł y się s t r u k t u r ę Struktury również u próbek wartości x wzrasta rombowa nadprzewodniki (z wyjętkiem o zbliżonych wielkościach i tetragonalna tylko n i e j e d n a k o w y m obsadzeniem zwięzków węzłów Prawie x = 0 , 5 ) charakteryparametrów a i b. 1 - 2 - 3 r ó ż n i ę się w istocie tlenowych. Toteż Segre i współ- p r a c o w n i c y [ 1 1 ] twie r d z ę , że w o t r z y m a n y c h p r z e z n i c h p r ó b k a c h for- m a l n y s t o p i e ń u t l e n i e n i a C u w y n o s i +1 i + 2 . D o t y c z y próbek o własnościach przewodnikiem to z a r ó w n o n a d p r z e w o d n i k o w y c h , jak i p r ó b k i , k t ó r a nie była (x = 0 , 5 ) . W s k a z u j e t o , że sam ł a d u n e k http://rcin.org.pl jonów nad- miedzi 19 nie Jest Jedynym czynnikiem nizm nadprzewodnictwa żonym decydujęcym w materiałach o nadprzewodnictwie. ceramicznych i n a d a l nie w y j a ś n i o n y m . M o ż n a na r a z i e s t w i e r d z i ć , - o własnościach nadprzewodnictwa sygnalizuje Mecha- Jest p r o b l e m e m obecność zło- że: struktury rom- bowej , - obie występujęce często obok siebie struktury - rombowa ca u p o r z ę d k o w a n e charakteryzuję stęd łatwość - ilość łańcuchy Cu-0^ się zbliżonymi wielkościami przemian co p r z y p u s z c z a l n i e parametrów wywiera wpływ p o c i ę g a za s o b ę na s t o p i e ń tych s u b t e l n y c h zjawisk elementami sieci krystalicznej tetragonalnego Oeżeli lub łańcuchów) sieci a i b, "wydłużenie" utlenienia lub zmieniaję tlenowych. się o d l e g ł o ś c i i struktura pomiędzy przyjmuje cechy "siłę napędowę" subtelnie się być k l u c z e m do w y j a ś n i e n i a przebiegaJęceJ przemiany w miejsce lantanowców zwięz- z YBa2Cu20^_^. p r z e z N I R I M L a b . ( j a p o n i a ) w 1 9 8 8 r o k u [12] - Bi(Sr ,Ca)Cu20^ fazowej wydaje mechanizmu nadprzewodnictwa w typu 1 - 2 - 3 i z o s t r u k t u r a l n y c h Wprowadzenie układu rombowego. jest s t o p i e ń u t l e n i e n i a m i e d z i , to w ł a ś n i e z m i a n a s t r u k t u r y kach miedzi, "skrócenie" c h e m i c z n y c h , a także z m i a n y s t ę ż e n i a w a k a n c j i W wyniku (zawieraję- (bez tych fazowych, tlenu w s t r u k t u r z e więzań i tetragonalna do struktury zwięzków perowskitowych p o z w o l i ł o na u s t a b i l i z o w a n i e się bizmutu typu temperatur 1-2-3 krytycz- n y c h T_ na p o z i o m i e 1 1 5 K i o b n i ż e n i e k o s z t u t w o r z y w a . Z k o l e i z e s p ó ł Lf A T T B e l l L a b , ( U S a J o p r a c o w a ł t w o r z y w o n a d p r z e w o d z ę c e typu p e r o w s k i towego, pozbawione jonów C u , czyli pierwiastka niejszy w nadprzewodnikach że to o d k r y c i e zwięzków tlenkowych. Cava może stanowić poniżej oparte i najistotrodziny o tlenki K , Ba i Bi Jest 30 K , p o d c z a s g d y dla t w o r z y w z Uniwersytetu w Houston za [13 ] t w i e r d z ę , pierwszy krok w kierunku nowej o w y s o k i e j Tj,. T w o r z y w o przewodnikiem uważanego i Betlogg typu 1 - 2 - 3 zespół Uniwersytetu Maryland osięgnęli t e m p e r a t u r ę Tj, 2 4 0 K , a L a b o r a t o r i u m R z ę d o w e N I R I M w J a p o n i i ło p a t e n t e m tworzywa nadprzewodzęce noszone metodę t o r i a IBM sputteringu. rzędu 1x10 wodnikach A/cm wowe, przewodzęce Opracowane zawierajęce wydajnie w Bell Lab. trójwymiarowę Bi Ponieważ przewodzę gę być a p l i k a c y j n i e 1-2-3 gęstość gęstości prędu osięganej w tlenek miedzi wykazuję p r ę d t y l k o po o k r e ś l o n y c h tworzywo bezmiedziowe Laboraprędu nadprze- w warunkach http://rcin.org.pl warst- powierzchniach. równomiernę zależne one p r ę d e f e k t y w n i e we w s z y s t k i c h korzystniejsze struktury wykazuje i C oraz w ł a s n o ś c i mniej wań [ 13 ] . 20 tylko doniesienia. tworzyw na- metalicznych. Nadprzewodniki sieć Sę to n a r a z i e , odpowiadaJęcę zastrzeg- p r z y 323 K - c i e n k i e w a r s t w y osięgnęły dla cienkich warstw nad- Chu od kierunku. kierunkach, praktycznych mo- zastoso- 3 . ZAKOI^iCZENIE Dominującymi ników materiałami, wśród wysokotemperaturowych, technologii otrzymywania. W USA trudna nad tymi i ZSRR do p o l i c z e n i a wych - A n g l i a , Francja, RFN i Holandia poszukuje sę p o l i k r y s z t a ł y materiałami. W Europie cy S z w a j c a r i a których liczba zachodniej i Włochy wyraziły tlenkowe nadprzewod- o znanej instytucji - oprócz zawarły chęć się podjęła pracę instytucji porozumienie przystąpienia do o już krajo- współpra- tego porozu- mienia. W Korei Południowej leż o ś r o d k ó w szukiwania W zorganizowano przemysłowych wokół wspólnie nadprzewodników programie [l2] d o n o s i , że jest of T e c h n o l o g y szterlingów roku. w 1988 Przeględ techniczne wodników całej publikacji do p r o d u k c j i . gamy zastosowań, nadprzewodników jedna poświęci konferencyjnych i elektroniczne pracuję Pracuje się do ich firma na podłoża, nad układami futurystyczne, nś k t ó r y c h układa się ich w y t w a r z a n i a Tekst Samsung funtów elektro- i małych listy dla nakładaniem scalonymi, mocy. Organizuje się nadprze- się projekkon- produktów nadprze- i następnie metody [l4]. p r z y p u s z c z a ć , że i zastosowanie a ludzie Advanced magnesami przewodów, nad ferencje Można po- firmy nad m i n i a t u r o w y m i wielkich sposób programu koreańska w s k a z u j e , że ty- wdrożenia. ten c e l 8 0 0 0 0 0 transformatory wdrożenia i pracowników. t u j e się wodnikowych, projektuje wyższych już nad szybkim w d r o ż e n i e m nad wycięganiem na e l a s t y c z n e się trzystu tylko Advanced Institute szkół opracowanego i przygotowania tym z a a n g a ż o w a n y c h Ceramic Report dwadzieścia ludzie nadprzewodników biznesu dostarczono określili już przemysłu wierzę pracujęcych w rozmiary w szybkie temperaturze odkrycie pokojowej, interesu. 1988.12.23. LITERATURA 1. London F,: "Superfluids" , vol. 1., 3. Wiley and Sons, New York (l950j 2. Wadas R.S.: w przygotowaniu do druku 3. Sleigh A . W . , Chowdhry U.: A d v . Ceramic Materials 2 (3b, spec, issuej, 713 (l987j 4. Kittel C.: "Wstęp do fizyki ciała stałego", PWN, Warszawa (l974), 5. Fetter A . L . , Wałecka a.D.: "Kwantowa teoria układów wielu częstek", PWN, Warszawa (l982j. http://rcin.org.pl 21 6. Roae-Innes A . C . , Rhoderick E.H.; "Nadprzewodnictwo", PWN, W a r s z a w a 7. Bednorz 3 . G . , M O l l e r K.A.: Zeltschr, f, P h y s . , B 6 4 , 189 (l973j. (l986j. 8 . Chu e . V . , Hor P.H., M e n g R.L., Gao L . , Huang Z.D.: Science 235, 567 (l987j. 9. T a r a s c ó n O.M., M c K i n n o n W . R . , Green I . H . , Hull G . W . , Bagley 8 . G . , V o g e l E . M . , Le Page Y.: A d v . Ceramic M a t e r i a l s 2 (3b, spec. Issue), 498 (1987). 10. Le Page Y . , Slegrlst T . , Sunshine S.A., Schneemeyer L.F., Murphy D . W . , Zahurak S.M,, Waszczak O . V . , M c K i n n o n W . R . : Phys. R e v . 8 . , 36(7), 361? (1987). 11. Segre C . U . , Debrowski B., Hinks D . G . , Zhang K., Oorgensen 3.G., Beno M . A . , Schuller K.I.: N a t u r e , 329 (6136), 227 12. A d v a n c e d (l987), Ceramics R e p o r t s , Elsevier Publ., L o n d o n , vol, 2(l987^i 13. Cava R . , Betlogg 8.: New Technol, W e e k , M a y 2 , str, 4 3(l988), (1988), 14. The Superconducting C e r a m i c s Industry: 1987 - 2 0 0 2 , GAMI Prospectus M u l t i c l l e n t Study, 1988/81. 22 http://rcin.org.pl for
