Сверхпроводящий полупроводниковый материал

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтсиихСоциапистичесинкРеспублик(22) Заявлено 26. 12. 80 (21) 3227051/18-25с присоединением заявки ив(5,1 ) М. Кл. Н 01 Ь 39/22 Ваударстюна 11 квинтетСССР ва делам кзебретенкв к открыткиДата опубликования описания 25.01.83(72) Авторыизобретения таад ффюю оаИ.А. Черник и С.Н. ЛыковЛенинградский ордена Ленина политехничесфи институтим. М.И. КалининаЩ 1 пат(54) СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ 1Изобретение относится к полупроводниковым материалам, обладающимсверхпроводимостью при низких температурах, и может найти применение визмерительной технике и приборостроении.Известны пять полупроводников,имеющих объемную сверхпроводимость:теллурид германия (СеТе) и олова(5 пТе), титанат стронция (ЬгТ 10)включая смешанные бариевые и кальцйевые титанаты Вафг 1 кТ 10 з(х 40,1) иСа 5 г Т 10.з(у 0,3) и тройная сис-тема Т 1 В 1 Т 12 Г 13. Расчетная и экспериментальная температура сверхпроводящего перехода Тс (критическая температура) имеет для полупроводниковпорядок 0,01-0,1 К, что значительнониже Тс, характерной для большинстваметаллов (1-10 К),Для повышения критической температуры известных сверхпроводящих полупроводников в укаэанные соединениявводят небольшие количества легируо. 2щих добавок, таких, как .ниобий, теллур, серебро, причем повышение температуры перехода происходит впределах того же порядка значений Тс ( 0,1 К) .Наиболее близким к изобретению являются сверхпроводящие полупровод:никовые материалы на основе теллури.да металла 1 У группы таблицы Менделеева (германия и олова) .с добавкой теллура 12 1.При этом достигают максимальную температуру Тс = 0,22 К. Такая температура технически труднодостижима, что делает использова. ние известных сверхпроводящих полупроводников в технике дорогостоящим.Цель изобретения - повышение тем пературы перехода в сверхпроводящеесостояние, материала, т.е. примернодо 1-1,45 К т.е. на порядок большезначений Тс, характерных для прототипа.3 961512 фЦель достигается тем, что в изве"тые свинец, теллур и таллий, Гомостном сверхпроводящем материале на генизирующий отжиг образцов проводи- основе теллурида металла 11, группы лив вакуумированных кварцевых ампуо с добавкой теллура в качестве метал- лах при Тщ 650 С в течение 100 ч. ла 1 У группы использован свинец, при 5 Образцы для калориметрических изэтом в него дополнительно введен мерений имели массу 130-140 г, От таллий при следующем соотношении ин- них электроэрозионным способом отрегредиентов, вес,4: зали образцы для электрических измеТеллурид рений с размерами около Зх 4 х 20 ммсвинца 97,8-99 р Для достижения сверхпроводящего сосТаллий 0,6- 1,4 тояния образцц охлаждают до критичесТеллур 0,4-0,9 кой температуры Тс любым из известОбразцы предложенного соединения с нык способов, в частности, откачразличной дозировкой добавок получают кой паров жидкого гелия в криостапо известной методике металлокерами те., ческим способом из предварительно Результаты измерений температуры синтезированных слитков соответствую-, сверхпроводящего перехода образцов щих составов (см. табл.), Исходными теллурида свинца с разнымй количесткомпонентами при синтезе служили чис- вамиталлйя приведены в таблице. Состав образца, вес.4 Номеробразца КритическаятемператураТс Щ 99,3 РЬТе+0,43 Т 1+0,2 Те 99,1 РЬТе+0,55 Т 1+0,35 Те 99,0 РЬТе+0,61 Т 1+0,39 Те 98,7 РЬТе+0,79 Т 1+0,51 Те 98,5 РЬТе+0,92 Т 1+0,58 Те 98,3 РЬТе+1,04 Т 1+0,66 Те 98,0 РЬТе+1,.28 Т 1+0,72 Те 9,8 РЬТе+1, 39 Т 1+0,81 Те наблюдающийся практически при этой же температуре, что и скачок 1). Величина наблюдаемого скачка теплоемкости близка к его теоретическому значению при переходе к объемной сверхпроводимости.Дополнительными доказательствами сверхпроводящего состояния РЬТеСТ 1) являются: а ) подавление скачка теплоемкости магнитным полем НЪ 2,5 кЭ (фиг. 2); б ) охлаждение образца при его адиабатическом намагничивании в магнйтных полях Н 100 Э. Количественный анализ этого эффекта показывает, что РЬТе(Т 14является сверхпроводником П рода; в) уменьшение температуры скачкообразного изменения р в магнитном поле (Фиг. 3). Зависимость критического магнитного поля Н от темпера 2 туры имеет характерный для сверхпроводников вид. Доказательство объемного характера сверхпроводимости образцовРЬТе 4 Т 1) проводилось по общеприня 40той методике с помощью калориметрических и электрических измерений,На графиках (фиг. 1-3) приведеныданные для образца У 5 с Т = 1,4 К.Результаты получены для всех образцов с зарегистрированными Т)1 К45см, табл.).Температурная зависимость удельного электрического сопротивления(фиг. 1) показывает скачкообразноепадение р при Т=1,4 К до уровня, не 50поддающегося точному измерению. Величина скачка сопротивления составляет не менее 2-3 порядков, что сви"детеяьствует о возникновении сверхпроводящего состояния,Объемный характер сверхпроводимос "ти предложенного материала доказывает скачок теплоемкости С фиг, 2),0,63 0,96 1,13 1,34 1,39 1,41 1,43 1,4596151 формула изобретения Сверхпроводящий полупроводниковый материал на основе теллурида металла 1 У группы с добавкой теллура, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,5Предложенное вещество " теллурид .свинца, легированный таллием с добавкой теллура, может быть использован с большей эффективностью и меньшими затратами, чем известные сверх- % проводящие полупроводники в тех -.приборах, где существенно высокое сопротивление сверхпроводящего материала в нормальном состоянии, например в сверхпроводниковых приемни- в ках излучения (болометрах). 2 бс целью перехода в сверхпроводящее состояние, в качестве металла ГГ группы использован свинец, при этом в него дополнительно введен таллий при следующем соотношении ингредиентов, вес.Ф:Теллуридсвинца97,8-99Таллий 0,6-1,чТеллур 0,4-0,9Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Коэн И. и др. Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов. И., "Иир", 1972, с. 62.2. Коэн И. и др. Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов И., "Иир", 1972, с. 16 (прототип) )