Способ выращивания высокотемпературных сверхпроводящих монокристаллов на основе

п 9) ЯЦ ЕТЕН ЬСТВУ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕТОРСКОМУ СВИДЕ(54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ВЫСОКОТЕМ - П ЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ ВВа Сд Ог з 73 (57) Изобретение относится к получению высокотемпературных сверхпроводников на основе метал - лооксидов и может быть использовано при разработке новых приборов микроэлектроники. Обеспечивает увеличение выхода монокристаллов. Способ 1 Ц 1522792 А 1 С 3039 06 СЗОВ 29 22 включает нагрев кристаллообразующих оксидов и растворителя, выдержку раствора-расплава и последующее охлаждение. Растворитель содержит оксид бария и меди в молярном соотношении (0,4 - 0,5) ВаО: СцО. Кристаллообразующие оксиды бе - рут в соответствии с составом ЯВа Сц О при их3 7 соотношении с рестеоритеоеи тиопф 7 З - 75 25 - 27. Нагрев ведут до 1280 - 1290 С, выдержку - в течение 8 - 10 ч, а охлаждение - до 1140 - 1150 С со скоростью 2 - 3 С/ч. Выход монок - ристаллов составил -7,6% 7,6% при их размерах до 1 х 1 хО,мм . 3 ил. 1 табл.з5055 Изобретение относится к получению высокотемпературных сверхпроводников на основе металлооксидов и может быть использовано при разработке новых приборов микроэлектроники,Цель изобретения - увеличение выхода монокристаллов.Способ реализуют на стандартном ростовом оборудовании следующим образом,Смешивают исходные компоненты оксидов в указанном соотношении, нагревают смесь до 1280 - 1290 С, выдерживают расплав в течение 8 - 10 ч, затем охлаждают до 1150 - 1140 С со скоростью 2 - 3 С/ч и до комнатной температуры.П р и м е р 1. Выращивание монокристаллов УВа 2 Сцз 07 - д,В платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, г: УгОз - 41,78; ВаСОз 159,16; СцО 99,06, что соответствует составу, мол,/О; 73 УВа 2 Соз 07-4 и 27 (0,5 ВаО - СцО).Тигель с шихтой в количестве 300 г помещают в электропечь сопротивления с терморегулятором типа "РИФ". Нагревают со скоростью 80 С/ч до 1290 С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают 10 ч для полной гомогенизации. Затем охлаждают со скоростью 2,5 С/ч до 1150 С и далее охлаждают со скоростью 100 С/ч до комнатной температуры, Кристаллы извлекают механическим путем, отделяя их от застывшего расплава. Выход монокристаллов составляет 6,5/. Размеры кристаллов УВа 2 Сиз 07 - Д 0,6 х 0,6 х 0,2 мм, 1,2 х 1,2 х хОЗ мм,2,5 х 2,5 х 04 мм .На фиг. 1 приведена фотография отдельного монокристалла УВа 2 Сцз 07 - Д; на фиг,2 показан монокристалл УВа 2 Сиз 07 - Д размером -2,5 мм в растворе-расплаве на фоне линейки; на фиг.З приведена зависимость температуры от частоты ВЧ-контура генератора Л 1 р 3 с монокристаллом УБа 2 Сцз 07 - Д при сверхпроводящем переходе, Температура сверхпроводящего перехода Тс составляет 94 К, ширина перехода ЛТс 1,5 К,П р и м е р 2, Выращивание монокристаллов Ос Ва 2 Сиз 07 - Д.В платиновый цилиндрический тигель диаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, (г); бб 20 з 51,84; ВаСОз 122,26; СиО - 75,90, что соответствует составу, мол./О: 75 УВа 2 Сцз 07 - Д,25,0,5 ВаО - СцО).Тигель с шихтой массой 250 г помещают в электропечь сопротивления с терморегучгором типа "РИФ", Нагревают со скоростью 80 С/ч до 1280 С, при этом шихтурасплавляют и расплав выдерживают 10 чдля полной гомогенизации, затем охлаждают со скоростью 3 С/ч до 1140 С и далееохлаждают со скоростью100 С/ч до комнатной температуры. Монокристаллы отделяют от застывшего расплава механическимпутем. Размеры монокристаллов 0,7 х 0,7 хх 0,3 мм, 2,3 х 2,3 х 0,4 мм. Выход монокристаллов составляет 7,6/ что намного превосходит выход кристаллов поспособу-прототипу ( 1 ).П р и м е р 3. Выращивание монокристаллов Мб Ва 2 Сц 07 - д.В платиновый цилиндрический тигельдиаметром 60 мм загружают исходные вещества в количестве, г; Кб 20 з 39,08; ВаСОз99,28; СцО 61,64, что соответствуетс оста ву, м ол, /,: 75 М б В а 2 С оз 07-4,25 (0,5 ВаО - СцО).Тигель с шихтой массой 200 г помещаютв электропечь сопротивления с терморегулятором типа "РИФ - 101". Нагревают соскоростью 80 С/ч до 1280 С, при этом шихту расплавляют и расплав выдерживают 8 чдля полной гомогенизации, затем охлаждают со скоростью 2 С/ч до 1140 С и далееохлаждают со скоростью 100 С до комнатной температуры. Монокристаллы отделяютот застывшего расплава механическим путем. Размеры монокристаллов 1 х 1,2 х 0,5мм.В таблице приведены сравнительныеданные режимов выращивания и свойстввысокотемпературных сверхпроводящихмонокристаллов, полученных по предлагаемому способу и способу-прототипу и аналогу.Примеры реализации способа и сравнение значений параметров, приведенных втаблице, показывают, что предложенныйспособ выращивания монокристаллов обеспечивает достижение поставленной цели ипо сравнению с аналогом и прототипом(примеры 16 и 17) увеличивает выход годныхкристаллов в 6-8 раз.,Параметры монокристаллов оптимальны (Тс = 94 К, ЬТс = 1,5 К) и получены впредложенных тепловых условиях выращивания монокристаллов на воздухе без дополнительной термообработки,Выход за граничные значения предлагаемых параметров не обеспечивает достижения поставленной цели (примеры 4 - бтаблицы),5 10 15 20 25 30 35 40 45(0,4 ВаО - СцО)30 УВагСиз 01-дСц 4-25 800 1075 16 3.3 Тконн 1400 171 20 УВагСозОт - дСиО Продолжение таблицы Сверхпроводящие свойства Выход кристаллов, с/,Размеры монокристаллов,мм ПриТс, К мер 1,5 94 6.5 94 6,8 93 7,6 Не обнаружены кристаллы сверхпроводящей фазы 0,2 х 0,2 х 0,01 0.4 х 0,3 х 0,05 Получен поликрисгаллический спекНе обнаружены кристаллы сверхпроводящей фазы Не получен расплав 1 О 1 Получены монокристаллы с теми же параметрами но значительно удлиняется технологическии цикл У,НЫаКа, У,Епоп)Ото, М.ЯцЫс), Я)п 9 ЕСгуата 3 бгоатЬ от ( а)-хАх)2 С408 апс О,бхб,бх 0,2 1,2 х 1.2 х 0,3 2,5 х 2,5 х 0,40,7 х 0,7 х 0,3 2,5 х 2,5 х 0,4 0.7 х 0,7 х 0,3 2,3 х 2.3 х 0,4 УВа 2 Сз 07 - о - .Сгуят. ОговлЬ, 1987, ч, 85,р,581 - 184.1522792 Продолжение таблицы Выходкристаллов,Сверхпроводягцие свойства Размеры монокристаллов, мм ПриЬТоК То К мер 0,4 х 0,4 х 0,005 12 Получен поликристаллический спек Получены монокристаллы с теми же параметрами, ноаначительно удлиняется технический процесс 13 94 14 0.3 хО,Зх 0.04 15 Получены монокристаллы с теми же параметрами, но значительно удлиняется технологический цикл 16 55.85 бО30 30 1,ОХ 1,0 Х 0,010 5 хО 5 х 0,03 1,0 х 2,0 х 0,1 Образование основнои фазы незначительноеФормула изобретения СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ВЫСОКО 20 ТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ ВВагСцз 07 6, где В - редкоземельный элемент, включающий нагрев кристаллообразующих оксидов и растворителя, 25 содержащего СдО, выдержку полученного раствора - расплава и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода монокристаллов, в растворитель дополнительно вводят оксид бария в молярном соотношении ВаО к СцО 0,4 - 0,5, кристаллообразующие оксиды берут в соответствии с составом ВВа 2 Соз 07 при их соотношении с растворителем, мол,оуг , (73 - 75): (25 - 27), нагрев ведут до 1280- 1290 С, выдержку - в течение 8 - 10 ч, а охлаждение до 1140 - 1150 С - со скоростью 2 - 3 С / ч,