专利名称：铱掺杂铁基超导体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁基超导材料及其制备方法。
背景技术：
2008年初，科学家相继报告发现了一类新的高温超导材料一一铁基超导材 料，引起了科学界的广泛关注。日本科学家首先发现，La[OLxFJFeAs化合物在 临界温度26K时，具有超导特性。随后，中国科学家又发现，Sm[Oo.85F(H5]FeAs 化合物在临界温度43K时变成超导体，Laa87Sro.13OFeAs化合物在临界温度25K
中通过掺杂实现的。研究发现，通过掺杂在ReOFeAs体系中注入电子或空穴都 有可能得到新的超导体，例如，在GdOFeAs中掺入Th可得到临界温度为56K 的GUhxOFeAs超导体。这一系列铁基超导材料都具有相同的晶体结构，它们 在有些方面与铜基超导材料相似。新的铁基超导材料的发现能为探究高温超导 机制提供一个更清晰的方向和思路。
发明内容
本发明的目的就是提出 一种新的铱掺杂铁基超导体，该超导体的超导性能 稳定，超导转变温度高，制备简单。
本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是 一种铱掺杂铁基超导体， 其分子式为SmOFei-JrxAs, 0.05SxS0.33。
与现有技术相比，本发明的有益效果是铁基材料SmOFeAs体系中，Fe3+ 的离子半径为64pm,而本发明中掺入的杂质材料Ir"离子的半径为68pm,它们 的离子半径非常接近，从而Ir元素可以替代4錄材料SmOFeAs体系中的Fe元 素进入铁基材料的晶格结构，不会改变铁基材料SmOFeAs的晶体结构，并且可 以大范围的替代。同时，由于Ir"离子比Fe"离子的化合价高+l价，用I,离子 替代Fe"离子时，给铁基材料SmOFeAs体系中注入了更多的电子，使电子浓度 增加，并可以通过调整Ir的掺入量来调整铁基超导材料SmOFei-xIrxAS体系中电子载流子的浓度，从而改变掺杂Ir的铁基超导材料SmOFei_xIrxAs的超导性能。 本发明的铱掺杂铁基超导材料的X射线衍射图结果表明，其具有四角 ZrCuSiAs型结构，单相性较好。电磁性能测量结果表明，在超导转变温度以下， 观察到明显的零电阻现象，而且具有很好的抗磁性能。且其超导转变温度高， 最高可达21K。可见，本发明的新材料SmOFeLxIrxAs具有良好的超导应用前景。 本发明的第二个目的是提供一种制44^摻杂铁基超导体的方法。 本发明实现其第二个发明目的，所采用的技术方案是 一种制备铱掺杂铁 基超导体的方法，其作法是将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeklivAs, 0.05^^0.33的化学计量比称量，研磨混合均匀后压成片状并用钽片包裹，然后 密封于真空石英管中，1150 1170。C烧结36-60小时，即得。本发明的制备方 法简单，实施方便。
上述的除烧结外的所有操作均在氩气保护气氛下进行。这样做可以防止原 料中Sm、 Fe及As的氧化，进一步确保制得物中氧的量由原料中氧的量来精确 控制，保证制得物的超导电性。同时也可避免有毒的As及其氧化物对操作人员 的伤害。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例一制备的SmOFeo.85lr(U5As超导体的电阻率随温度的变 化曲线。其中纵坐标为电阻率(Resistivity),单位为电磁学单位((mQxm)); 横坐标为温度，单位为K(Kelvin)。
图2是本发明实施例一制备的SmOFeo.85Ir0.15As超导体的磁化曲线。其中 纵坐标为磁矩(Moment),单位为电磁学单位(emu/g);横坐标为温度，单位为 K(Kelvin)。
图3是本发明实施例一制备的SmOFeo.85Ir(n5As超导体的X射线衍射图谱。 其中纵坐标为衍射强度，单位为任意单位；横坐标为衍射角26，单位为度 (deg)。
图4是本发明实施例一制备的SmOFe0.85Ir0.15As超导体的名文大5000倍扫描 电子显微镜(SEM)照片及其能谱图。
具体实施方式
实施例一
将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe0.85Ir0.15As即SmOFei.xIrxAs, x=0.15 的化学计量比称量，研磨混合均匀后压成片状并用钽片包裹，然后密封于真空 石英管中，1160。C烧结36小时，即得。
图1为用本例方法制得的SmOFe。.85Irai5As超导体的电阻随温度的变化曲 线。由图1可明显观察到零电阻现象，其超导转变温度为21K;图2为本例方 法制得的SmOFeo.85lrcu5As超导体的磁化曲线。由图2可见，在超导转变温度以 下，其抗磁性能好；图3为用本例方法制得的SmOFeo.85lr(U5As超导体的X射线 衍射图谱，由图3可知SmOFeo.8sIr(U5As超导体具有四角ZrCuSiAs型结构；图4 为用本例方法制得的SmOFeo.8sIr(U5As超导体的扫描电子显微镜(SEM)照片， 超导体样品的形貌特征为片状；图中的插图为片状样品的能镨图，从能谱图可 以看出所制得样品中含有Sm、 Fe、 Ir、 As、 O。这些测试结果说明，本发明的 新材料SmOFe^IrxAs具有良好的超导应用前景。 实施例二
将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe0.95Irao5As即SmOFe^IrxAs， x=0.05 的化学计量比称量，研磨混合均匀后压成片状并用钽片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空环境中U50。C下，烧结48小时，即得SmOFe,Ir,As超导 体，实验测得其超导转变温度为13K。 实施例三
将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeo.9Ir(nAs即SmOFe^IrxAs, x=0.1 的化学计量比称量，研磨混合均匀后压成片状并用钽片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空环境中116(TC下，烧结40小时，即得SmOFe0.95Ir0.05As超导 体，实-睑测得其超导转变温度为17.2K。 实施例四
将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeo.8Iro.2As即SmOFe^IrxAs, x=0.2 的化学计量比称量，研磨混合均勻后压成片状并用钽片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空环境中U5(TC下，烧结化小时，即得SmOFe,Ir,As超导体，实验测得其超导转变温度为16K。 实施例五
将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe。.75Iro.25As即SmOFe^IrxAs, x=0.25 的化学计量比称量，研磨混合均匀后压成片状并用钽片包裹，然后密封于真空 石英管中，在真空环境中1160。C下，烧结48小时，即得SmOFe,Ir謹As超导 体，实验测得其超导转变温度为15.6K。 实施例六
在氩气保护气氛下，将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeQ.7Ira3As即 SmOFe].xIrxAs, x=0.3的化学计量比称量，研磨混合均匀后压成片状并用钽片包 裹，然后密封于真空石英管中，在真空环境中117(TC下，烧结48小时，即得 SmOFe。.95Ir。.Q5As超导体，实验测得其超导转变温度为15.2K。 实施例七
在氩气保护气氛下，将原料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFeQ.67IrG.33As 即SmOFei-xIrxAs， x=0.33的化学计量比称量，研磨混合均匀后压成片状并用钽 片包裹，然后密封于真空石英管中，在真空环境中117(TC下，烧结60小时，即 得SmOFeo,95lro.o5As超导体，实验测得其超导转变温度为15K。
权利要求
1、一种铱掺杂铁基超导体，其分子式为SmOFe1-xIrxAs，0.05≤x≤0.33。
2、 一种制备权利要求1所述的铱掺杂铁基超导体的方法，其作法是将原 料SmAs、 Fe203、 Ir、 Fe按照SmOFe^IrxAs, 0.05SxS0.33的化学计量比称量， 研磨混合均匀后压成片状并用钽片包裹，然后密封于真空石英管中，1150-1170 。C烧结36 60小时，即得。
3、 如权利要求2所述的制备铱掺杂铁基超导体的方法，其特征在于所述 的除烧结外的所有操作，均在氩气保护气氛下进行。
全文摘要
本发明公开了一种铱掺杂铁基超导体，其分子式为SmOFe<sub>1-x</sub>Ir<sub>x</sub>As，0.05≤x≤0.33。该材料超导性能稳定，超导转变温度高，制备简单。
文档编号C04B35/50GK101456736SQ200910058030
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者崔雅静, 勇 张, 程翠华, 勇 赵, 陈永亮 申请人:西南交通大学