一种具有织构取向的铁硒碲超导块材及其制备方法和应用

本发明属于超导体，具体涉及一种具有织构取向的铁硒碲超导块材及其制备方法和应用。

背景技术：

1、自2008年2月日本科学家的细野秀雄(h.hosono)教授研究组在lafeaso1-xfx中发现了26k的超导电性后，多种其他铁基超导材料被相继发现。同年hsu等人发现了一种pbo结构的新型铁基超导材料——fese。fese基超导材料的超导层仅由-fese-层构成，是目前所知最为简单的铁基超导材料。而且，相较于feas基超导材料，fese基超导材料因其在制备与研究过程中安全无毒而拥有更为广阔的应用前景。

2、虽然fese基超导材料的成分及结构很简单，但高性能fese基超导靶材的制备在粉料烧结过程中仍具有难度。fese基超导靶材的超导性能与其前驱粉料中各元素比例、研磨时长、块体压制成型工艺以及靶材烧结工艺等因素均有密切关系，尤其在烧结工艺中，不同烧结程序所得烧结产物的成相较为复杂，而具有超导性能的四方相仅在很微小的元素比例区间中出现，因而，高超导相比例的fese基超导靶材的制备具有较大难度。

3、目前，fese基超导靶材的制备主要为固相烧结法，由于热处理条件对靶材的相组成、超导相比例、成相均匀度及超导性能都有很重要的影响，因此，对于烧结工艺中热处理参数的研究就变得十分重要。一般的烧结工艺中，为了获得高性能的fese基超导靶材，烧结时设定缓慢升温至邻近900℃甚至1000℃，保温时间长达几天甚至两周，退火时间更是大大超过了保温时间。但是fese基超导材料极易氧化，烧结时间久，生产的超导相比例因材料被氧化呈降低趋势。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种烧结时间短、杂相少的具有织构取向的铁硒碲超导块材及其制备方法和应用。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具有织构取向的铁硒碲超导块材，该铁硒碲超导块材的化学式为fesexte1-x，其中0.3≤x≤0.7，优选fese0.4te0.6。

3、进一步地，所述的铁硒碲超导块材的xrd衍射图谱其取向主要为c轴取向。

4、本发明还提供一种具有织构取向的铁硒碲超导块材的制备方法，包括以下步骤：

5、1)铁粉、硒粉和碲粉按照比例混合均匀，然后经过研磨、压制处理，获得块体；

6、2)将步骤1)得到的块体夹设在两块单晶si之间，置于密闭反应器内，抽真空并密封；然后于8～10h升温至450～500℃下首先烧结3～10h，再进行至少四段除杂相烧结，每段除杂相烧结的程序均包括升温至800～820℃和降温至400～450℃烧结；

7、除杂相烧结的目的是去除fe7se8等非超导相的生成，并且通过硅单晶籽晶诱导的方式长出具有织构取向的铁硒碲超导材料。

8、3)烧结总程序结束后，取出烧结完成的块体，并重新碾碎，得到熟粉，再次压制成块体，并重复步骤2)，得到最终产品。

9、进一步地，步骤1)中研磨时间为0.5～1h，研磨在氩气氛围的手套箱中进行。压制处理的压制压力为8-10mpa，压制时间为18-20min。

10、优选地，步骤1)中，以铁粉总质量计，所述铁粉中铁的质量分数≥99.9％。

11、优选地，步骤1)中，以硒粉总质量计，所述硒粉中硒的质量分数≥99.9％。

12、优选地，步骤1)中，以碲粉总质量计，所述碲粉中碲的质量分数≥99.9％。

13、进一步地，步骤2)抽真空至真空度不高于5×10 4pa，优选1×10 4pa。

14、进一步地，步骤2)采用的反应器为石英管，采用氢氧机火枪密封石英管。

15、进一步地，步骤2)中所述的除杂相烧结为程序升温至800～820℃，优选805～815℃，更进一步优选810～820℃，保温5h～6h，优选5.3～5.8h，更进一步优选5.5～6h；然后降温至400～450℃，优选420～450℃，保温0.2h～1h，优选0.3～0.8h，更进一步优选0.5～1h。

16、进一步地，所述程序升温速度为2℃/min～3℃/min；降温速度为2℃/min～3℃/min。

17、更优选地，步骤2)中，所述四段除杂相烧结程序具体如下：

18、第一次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；

19、第二次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；

20、第三次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h；

21、第四次烧结程序：0.5h～2h升温至800℃～820℃，保温5h～6h；0.5h～2h降温至400℃～430℃，保温0.2h～1h。

22、进一步优选地，步骤2)中，第一烧结(即首先烧结)和四段除杂相烧结程序具体如下：

23、第一烧结为：10h升温至温度为500℃下烧结3h；

24、第一段除杂相烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h；

25、第二段除杂相烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h；

26、第三段除杂相烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h；

27、第四段除杂相烧结程序：2h升温至800℃，保温6h；2h降温至450℃，保温1h。

28、进一步地，步骤1)至步骤2)均在保护气氛中进行，保护气氛为氩气、氮气、氦气中的一种或几种，优选为氩气。

29、本发明还提供一种具有织构取向的铁硒碲超导块材的应用，将所述的具有织构取向的铁硒碲超导块材用于制备超导薄膜或超导带材中。本发明可以为铁硒碲超导薄膜或超导带材制备提铁硒碲超导靶材。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、1)本发明中，使用了硅单晶(晶格常数a＝5.430a)使得块体表面能最先诱导长出一层单晶fe(se,te)，而之后的fe(se,te)会在这层fe(se,te)上以层状的方式生长，经xrd测试证明，生长得到的fe(se,te)主要相均为(00l)，其中(00l)取向与其他相的强度比值为6:1以上。本发明采用单晶硅诱导外延生长，提高了样品的相纯度，从而提高了样品的性能。

32、2)本发明采用固相烧结工艺并改良烧结程序，总烧结时长减少至120h以内(起始温度和终止温度均为室温)，提高了超导材料的制备效率，提高了靶材的制备效率。并且，通过多次升降温烧结过程，促进不同粉料元素之间的熔合，通过设置不同的反应温度区间、较低的升温速率和降温速率，防止物质气化，得到均匀性好、致密度高的块体，有效阻止了fe7se8等非超导相的生成，提高了fe(se,te)块材的超导性能。