Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов
Керамическим методом с предварительным получением прекурсора синтезированы материалы состава Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Исследованы микроструктура, область гомогенности, электрофизические характеристики, кислородная стехиометрия систем Bi...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2011
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75189 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов / Д.Д. Наумова, Т.А. Войтенко, С.А. Недилько // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 4. — С. 855-862. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859857365803728896 |
|---|---|
| author | Наумова, Д.Д. Войтенко, Т.А. Недилько, С.А. |
| author_facet | Наумова, Д.Д. Войтенко, Т.А. Недилько, С.А. |
| citation_txt | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов / Д.Д. Наумова, Т.А. Войтенко, С.А. Недилько // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 4. — С. 855-862. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Керамическим методом с предварительным получением прекурсора синтезированы материалы состава Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Исследованы микроструктура, область гомогенности, электрофизические характеристики, кислородная стехиометрия систем Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu) в зависимости от степени замещения х и температуры перехода в сверхпроводящее состояние Тсon. Изучено влияние условий термической обработки на размеры кристаллитов, величину кислородного индекса и критическую температуру. Получены наноразмерные частицы (Dср = 0,5—1,5 мкм). Показано, что границы области гомогенности уменьшаются от 0 ≤ x ≤ 0,3 по Lu3+ к 0 ≤ x ≤ 0,05 по La3+.
Керамічною методою з попереднім одержанням прекурсору синтезовано матеріяли складу Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) та Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Досліджено мікроструктуру, область гомогенности, електрофізичні характеристики й кисневу стехіометрію систем Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) і Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu) залежно від ступеня заміщення х та температури переходу в надпровідний стан Тсon. Вивчено вплив умов термічного оброблення на розмір зерна, величину кисневого індексу та критичну температуру. Одержано нанорозмірні частинки (Dсер = 0,5—0,15 мкм). Показано, що межі гомогенности зменшуються від 0 ≤ x ≤ 0,3 за Lu3+ до 0 ≤ x ≤ 0,05 за La3+.
The samples of Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln–La, Nd, Y, Ho, Lu) and Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln–La, Nd, Ho, Lu) are synthesized using the ceramic technique with precursor. For Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oy (Ln–La, Nd, Y, Ho, Lu) and Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln–La, Nd, Ho, Lu) systems, the dependences of microstructure, homogeneity region, electrophysical properties, and oxygen nonstoichiometry on their composition (x) and Tcon value are studied. Influence of heat-treatment conditions on the sizes of crystallites, value of oxygen index, and critical temperature is studied. As shown, the homogeneity region becomes narrower when going from 0 ≤ x ≤ 0.3 for Lu3+ to 0 ≤ x ≤ 0.05 for La3+.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:43:56Z |
| format | Article |
| fulltext |
855
PACS numbers:61.50.Nw, 61.66.Fn,61.72.Hh,68.37.Hk,74.62.Bf,74.62.Dh, 74.72.Hs
Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений
от размера кристаллитов
Д. Д. Наумова, Т. А. Войтенко, С. А. Недилько
Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко,
ул. Владимирская, 60,
01033 Киев, Украина
Керамическим методом с предварительным получением прекурсора син-
тезированы материалы состава Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho,
Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Исследованы микрострук-
тура, область гомогенности, электрофизические характеристики, кисло-
родная стехиометрия систем Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и
Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu) в зависимости от степени заме-
щения х и температуры перехода в сверхпроводящее состояние Тс
on. Изу-
чено влияние условий термической обработки на размеры кристаллитов,
величину кислородного индекса и критическую температуру. Получены
наноразмерные частицы (Dср = 0,5—1,5 мкм). Показано, что границы обла-
сти гомогенности уменьшаются от 0 ≤ x ≤ 0,3 по Lu3+
к 0 ≤ x ≤ 0,05 по La3+.
Керамічною методою з попереднім одержанням прекурсору синтезовано
матеріяли складу Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) та
Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Досліджено мікроструктуру, об-
ласть гомогенности, електрофізичні характеристики й кисневу стехіомет-
рію систем Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) і
Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu) залежно від ступеня заміщення х
та температури переходу в надпровідний стан Тс
on. Вивчено вплив умов
термічного оброблення на розмір зерна, величину кисневого індексу та
критичну температуру. Одержано нанорозмірні частинки (Dсер = 0,5—0,15
мкм). Показано, що межі гомогенности зменшуються від 0 ≤ x ≤ 0,3 за Lu3+
до 0 ≤ x ≤ 0,05 за La3+.
The samples of Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln–La, Nd, Y, Ho, Lu) and
Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln–La, Nd, Ho, Lu) are synthesized using the ceramic
technique with precursor. For Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oy (Ln–La, Nd, Y, Ho, Lu)
and Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln–La, Nd, Ho, Lu) systems, the dependences of
microstructure, homogeneity region, electrophysical properties, and oxygen
nonstoichiometry on their composition (x) and Tc
on
value are studied. Influ-
ence of heat-treatment conditions on the sizes of crystallites, value of oxygen
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2011, т. 9, № 4, сс. 855—862
© 2011 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
856 Д. Д. НАУМОВА, Т. А. ВОЙТЕНКО, С. А. НЕДИЛЬКО
index, and critical temperature is studied. As shown, the homogeneity region
becomes narrower when going from 0 ≤ x ≤ 0.3 for Lu3+
to 0 ≤ x ≤ 0.05 for La3+.
Ключевые слова: висмутсодержащие купраты, редкоземельные элемен-
ты, кислородная стехиометрия, микроструктура.
(Получено 21 ноября 2010 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Использование ВТСП-устройств позволяет создавать уникальные
на сегодняшний день технические устройства в энергетике, авиа-
ции, судостроении, космосе. Но самое большое внимание уделяется
разработке и строительству силовых электрических линий большой
мощности с использованием ВТСП-технологий [1]. Нанотехнологии
дают возможность значительно продвинуться вперёд на пути улуч-
шения эксплуатационных характеристик кабельных изделий, по-
вышения экономической эффективности и упрощения технологи-
ческих процессов при их производстве [2]. Вместе с тем, наряду с
проблемами технологического характера, имеют место и исследо-
вания, связанные с чисто научными задачами в области ВТСП-
соединений. Одной из особенностей сверхпроводника Bi2Sr2CaCu2Oy
является слабый пиннинг магнитного потока при температурах
близких к критической температуре перехода в сверхпроводящее
состояние [3]. Несверхпроводящие включения в состав сверхпро-
водника могут существенно повысить пиннинг. Кроме того, наибо-
лее эффективные центры пиннинга должны иметь нанометровый
размер (соответствующий поперечному размеру вихря), но создание
таких дефектов является непростой задачей и требует особых ин-
струментов [4—6]. Одним из перспективных путей создания таких
включений является введение дополнительных химических эле-
ментов в систему Bi2Sr2CaCu2Oy [4, 7, 8]. Важным моментом этих ис-
следований является нахождение и установление зависимостей
между размером кристаллитов, структурными характеристиками и
физико-химическими свойствами ВТСП-материалов путем варьи-
рования катионного состава, в частности, замещения Ca/Ln и Sr/Ln
[7, 8].
Целью данной работы является изучение возможных зависимо-
стей между размером зерен, кристаллографическими характери-
стиками, электрофизическими свойствами и кислородной стехио-
метрией Bi-содержащих ВТСП-материалов.
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Поликристаллические образцы сложных купратов Bi составов
ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ ВТСП-СОЕДИНЕНИЙ ОТ РАЗМЕРА КРИСТАЛЛИТОВ 857
Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу
(Ln – La, Nd, Ho, Lu) получали керамическим методом с использо-
ванием прекурсора [9].
Все исходные вещества были квалификации не ниже «х.ч». Со-
держание катионов кальция, стронция, редкоземельных элементов
и меди определяли трилонометрическим титрованием [10].
Параметры кристаллических решеток и фазовый состав опреде-
ляли рентгенографическим методом на порошках (Shimadzu LabX
XRD-6000; λ(CuKa1) = 1.54056 Å с Ni-фильтром).
ИК-спектры поглощения продуктов отжига записывали на спек-
трофотометре Spectrum BX FT-IR (Perkin Elemer) в области 1200—
1800 см
−1, с использованием методики прессования таблеток с KBr.
Резистивные измерения выполняли в интервале температур 300—
78 К стандартным четырехконтактным методом с использованием
индий-галлиевой эвтектики.
Содержание кислорода определяли методом йодометрического
титрования [11].
Микроструктура полученных образцов исследовалась на элек-
тронном микроскопе Hitachi S-2400.
3. ОБСУЖДЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
Рентгенографические исследования показали, что в системе
Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) в случае Ln = La с уве-
личением степени замещения x наблюдается увеличение параметра
a и уменьшение параметра с (табл. 1). Наряду с этим происходит
уменьшение объема элементарной ячейки. Для Ln = Nd, Y, Ho, Lu с
увеличением степени замещения х параметры а и с уменьшаются
(табл. 1), что приводит к уменьшению и объема элементарной ячей-
ки. Это связано с меньшими значениями ионных радиусов La3+
(r = 1,16 нм), Nd3+
(r = 1,109 нм), Y
3+
(r = 1,019 нм), Ho3+
(r = 1,015
нм), Lu3+
(r = 0,977 нм) по сравнению с ионным радиусом Сa2+
(r = 1,12 нм).
В случае с образцами состава Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd,
Ho, Lu) наблюдается увеличение параметра а и уменьшение пара-
метра с, для замещения Ln = La, Ho параметр с уменьшается. Одна-
ко наряду с этим происходит увеличение объема элементарной
ячейки ΔV (табл. 1).
Рентгенографические исследования Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oy-образцов,
показали, что границы области гомогенности зависят от порядково-
го номера РЗЭ, так для Ln = La область гомогенности составляет
0 ≤ x ≤ 0,15, для Ln = Nd – 0 ≤ x ≤ 0,2, для Ln = Y – 0 ≤ x ≤ 0,2, для
Ln = Ho – 0 ≤ x ≤ 0,25, для Ln = Lu – 0 ≤ x ≤ 0,3. Для образцов со-
става Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – Nd, Ho, Lu) область гомогенности
составляет 0 ≤ x ≤ 0,1, а в случае Ln = La – 0 ≤ x ≤ 0,2. При больших
858 Д. Д. НАУМОВА, Т. А. ВОЙТЕНКО, С. А. НЕДИЛЬКО
значениях (х) на дифрактограммах наряду с фазой Bi-2212 появля-
ются примесь фазы Bi-2201, а также LnxSr2−xCuOy, LaxCa2−xCuOy,
CaCu2O3, CuO. При увеличении степени замещения (х) происходит
изменение параметров элементарной ячейки по сравнению с чистой
Bi-2212 фазой.
Для подтверждения данных рентгенофазового анализа микро-
структуру образцов Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и
Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu) исследовали при помощи
электронного микроскопа.
Как известно, с морфологической точки зрения данная ВТСП-
керамика представляет собой совокупность сверхпроводящих кри-
сталлитов различных форм, размеров и кристаллографических
ориентаций, находящихся в механическом контакте друг с другом.
Исходя из данных СЕМ (рис. 1), керамика состоит в основном из
наноразмерных зерен тетрагональной фазы (Dср = 0,5—1,5 мкм).
ТАБЛИЦА 1. Параметры элементарной ячейки, кислородная стехиомет-
рия, температура перехода в сверхпроводящее состояние, средний размер
зерна для образцов состава Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и
Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu).
Состав a, нм c, нм V, Å3 y δ Tc
on
Bi2Sr2CaCu2Oy 0,3818 3,070 447,5 8,20 0,20 94
Bi2Sr2Ca0,9La0,1Cu2Oy 0,3829 3,080 451,6 8,17 0,12 92
Bi2Sr2Ca0,85La0,15Cu2Oy 0,3832 3,078 451,9 8,18 0,11 92
Bi2Sr2Ca0,9Nd0,1Cu2Oy 0,3825 3,067 448,7 8,16 0,1 92
Bi2Sr2Ca0,85Nd0,15Cu2Oy 0,3825 3,064 448,2 8,18 0,105 92
Bi2Sr2Ca0,8Nd0,2Cu2Oy 0,3825 3,063 448,1 8,18 0,08 91
Bi2Sr2Ca0,9Y0,1Cu2Oy 0,3825 3,063 448,1 8,15 0,1 92
Bi2Sr2Ca0,8Y0,2Cu2Oy 0,3821 3,058 446,4 8,16 0,06 92
Bi2Sr2Ca0,9Ho0,1Cu2Oy 0,3821 3,060 446,7 8,12 0,07 92
Bi2Sr2Ca0,8Ho0,2Cu2Oy 0,3816 3,058 445,3 8,16 0,06 91
Bi2Sr2Ca0,75Ho0,25Cu2Oy 0,3815 3,046 442,7 8,16 0,04 91
Bi2Sr2Ca0,9Lu0,1Cu2Oy 0,3818 3,057 445,6 8,12 0,07 92
Bi2Sr2Ca0,8Lu0,2Cu2Oy 0,3816 3,047 443,7 8,15 0,05 91
Bi2Sr2Ca0,7Lu0,3Cu2Oy 0,3814 3,039 442,1 8,16 0,1 90
Bi2Sr1,95La0,05Ca1Cu2Oy 0,3825 3,100 453,5 8,15 0,01 92
Bi2Sr1,95Nd0,05Ca1Cu2Oy 0,3818 3,085 449,7 8,17 0,01 92
Bi2Sr1,9Nd0,1Ca1Cu2Oy 0,3851 3,080 456,8 8,18 0,03 91
Bi2Sr1,95Ho0,05Ca1Cu2Oy 0,3825 3,083 451,1 8,18 0,01 92
Bi2Sr1,9Ho0,1Ca1Cu2Oy 0,3853 3,074 456,3 8,10 0,04 92
Bi2Sr1,95Lu0,05Ca1Cu2Oy 0,3822 3,081 450,0 8,16 0,01 91
Bi2Sr1,9Lu0,1Ca1Cu2Oy 0,3853 3,066 455,2 8,14 0,004 90
ЗАВИСИМ
Кроме то
ния друг
как прим
таты рен
Из СЕ
тов пред
ной, чащ
кость ко
имущест
направл
ки, прои
ных зере
Измер
Bi2Sr2Ca
(Ln – La
гомогенн
дается с
ные фазы
ние не пе
Подав
уменьше
соединен
ются ды
кальция
следние
электрон
заряда –
Так, т
мещенны
зой. Кро
МОСТЬ СВОЙС
ого, с увел
гих фаз ра
месные, чт
нтгенофазо
ЕМ-фотогра
дставляет с
ще всего вы
оторых бли
твенным
ение [100]
исходит сп
ен – аглом
рение элек
a1−xLnxCu2O
a, Nd, Ho, L
ных образц
сверхпрово
ы, при тем
ереходят.
вление све
ением конц
ниях типа
ырки, а пр
я на трехва
поставляю
ны, вследс
– дырок.
температур
ых образцо
оме того, та
а
СТВ ВТСП-СО
личением с
азличного
то практич
ового анали
афий видн
собой относ
ытянутой в
изка к плос
направлен
]. Кроме то
екание зер
мератов.
ктрическог
Oу (Ln – L
Lu) при тем
цов (табл.
одящий пе
мпературах
ерхпроводи
центрации
Bi-2212 н
ри гетеров
алентный
ют в крист
ствие чего
ра переход
ов снижает
акже наблю
ОЕДИНЕНИЙ
степени зам
состава, к
чески полн
иза.
но, что зна
сительно т
в одном из
скости (001
нием рост
ого, в резу
рен с после
го сопроти
La, Nd, Y,
мпература
1) при тем
ереход. Об
х выше 77
имости в
и носителей
носителями
валентном
катион ре
таллическу
уменьшае
да в сверхп
тся, по сра
юдается ум
Рис. 1.
Й ОТ РАЗМЕР
мещения x
которые мы
ностью под
ачительная
тонкие пла
направлен
1). Это связ
та криста
ультате тер
едующим о
ивления об
Ho, Lu) и
х 77—300 К
мпературе
разцы, сод
К в сверхп
образцах
й заряда. В
и электрич
замещени
дкоземель
ую решетк
тся концен
проводящее
авнению с
меньшение
РА КРИСТАЛЛ
x имеются
ы идентиф
дтверждает
я часть кр
астины (не
ний, форм
зано с тем,
аллитов я
рмической
образовани
бразцов в с
Bi2Sr2−xLn
К показали
выше 77 К
держащие
проводяще
можно об
В сверхпро
ческого то
ии двухвал
ьного элеме
ку дополни
нтрация н
е состояни
чистой Bi-
е критичес
б
ЛЛИТОВ 859
вкрапле-
фицируем
т резуль-
ристалли-
правиль-
ы), плос-
, что пре-
является
обработ-
ием круп-
системах
nxCaCu2Oу
и, что для
К наблю-
е примес-
ее состоя-
бъяснить
водящих
ока явля-
алентного
ента, по-
ительные
носителей
ие для за-
-2212 фа-
ской тем-
860 Д. Д. НАУМОВА, Т. А. ВОЙТЕНКО, С. А. НЕДИЛЬКО
пературы при увеличении степени замещения х для образцов
Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oy (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу
(Ln – La, Nd, Ho, Lu).
Для изучения взаимосвязи между содержанием O и степенью за-
мещения х было определено общее содержание кислорода и содер-
жание мобильного кислорода в образцах Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу+δ (Ln –
La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу+δ (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Как
известно, общее содержание кислорода у состоит из оксидного и мо-
бильного кислорода (δ), наличие которого обусловлено присутстви-
ем меди со степенью окисления +3 и висмута со степенью окисления
+5.
Из таблицы 1 видно, что для образцов Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу+δ (Ln –
La, Nd, Y, Ho, Lu) увеличение х (х = 0,1) сопровождается снижени-
ем общего содержания кислорода (у) до y = 8,17 для Ln = La, y = 8,16
для Ln = Nd, y = 8,15 для Ln = Y, y = 8,12 для Ln = Ho, y = 8,12 для
Ln = Lu по сравнению с чистой Bi-2212 фазой при незначительном
изменении δ. Дальнейшее увеличение х (х > 0,1) приводит к умень-
шению содержания активного кислорода δ теперь при относитель-
ном постоянстве у, и только в случае Ln = Lu при х = 0,3 наблюдает-
ся некоторое увеличение величины δ. Относительно постоянное
значение у, в данном случае, указывает на вхождение стехиометри-
ческого кислорода в освобожденные в результате замещения двух-
валентного иона Са
2+
на трехвалентный катион редкоземельного
элемента в структурные позиции в кислородной подрешетке и по-
степенному насыщению вакантных позиций в слоях Bi2O2 кислоро-
дом. Кроме того, вхождение избыточного кислорода в данные пози-
ции приводит к значительному уменьшению расстояния между
висмуткислородными слоями и параметра с в целом.
Необходимо также отметить, что, уменьшение δ при относитель-
ном постоянстве у возможно вследствие того, что, в отличие от чи-
стого Вi-2212, на величину кислородного индекса в данной фазе
влияет степень замещения двухвалентного кальция на трехвалент-
ный лантаноид.
Для гомогенных образцов состава Bi2Sr2—xLnxCaCu2Oу+δ (Ln – La,
Nd, Ho, Lu) при увеличении х увеличивается общее содержание
кислорода (у) по сравнению с чистой Bi-2212 фазой (табл. 1). Это
можно объяснить заменой катиона двухвалентного стронция на ка-
тион трехвалентного редкоземельного элемента. Так как известно,
что вхождение сверхстехиометрического кислорода в плоскость
(Ca ) маловероятно из-за возникающих аномально коротких рас-
стояний Cu—O.
Установлено, что изменение величины кислородного индекса не
влияет на структуру кристаллической решетки. Величина кисло-
родного индекса изменяется в соответствии с изменением ионного
радиуса катиона редкоземельного элемента.
ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ ВТСП-СОЕДИНЕНИЙ ОТ РАЗМЕРА КРИСТАЛЛИТОВ 861
Таким образом, однозначной связи между температурой перехо-
да в сверхпроводящее состояние и содержанием кислорода не
наблюдается.
Исследование влияния условий термообработки, в частности,
режима прокаливания образцов Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd,
Y, Ho, Lu) в токе кислорода на кислородную стехиометрию выпол-
няли на образцах с х = 0,1 как наиболее оптимальных по содержа-
нию редкоземельного элемента.
В таблице 2 приведены значения критической температуры Tc,
общего содержания кислорода y и активного кислорода δ в зависи-
мости от режимов охлаждения.
Результаты исследований показали, что существенного влияния
на критические характеристики и содержание кислорода скорость
охлаждения не имеет. Однако медленное охлаждение приводит к
увеличению интервала температурного перехода в сверхпроводя-
щее состояние по сравнению с быстрым охлаждением на воздухе
(рис. 2). Возможно, это связано с тем, что медленное охлаждение
приводит к неполной кристаллизации зерен или нарушению кон-
такта между зернами сверхпроводящей фазы в кристаллических
структурах образцов Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu).
Кроме того, это, может быть причиной того, что кривая 2 на рисун-
ке не достигает нулевого значения сопротивления при Т = 77 К (рис.
2).
Значения общего содержания кислорода у и активного кислорода
δ практически не изменяются при различных режимах охлажде-
ния. Изменение значений у и δ, в некоторых случаях, происходят в
пределах ошибки титрования.
Таким образом, твердофазным методом с предварительным по-
лучением прекурсора были получены сложные купраты с размером
зерен 0,5—1,5 мкм. Показано, что изменение режимов и скорости
ТАБЛИЦА 2. Электрофизические свойства и содержание O в зависимости
от режимов охлаждения образцов состава Bi2Sr2Ca0,9Ln0,1Cu2O8+δ, где Ln –
La, Nd, Y, Ho, Lu.
Состав Tc1 y1 δ1 Tc2 y2 δ2 Tc3 y3 δ3
Bi2Sr2CaCu2O8+z 94 8,20 0,20 94 8,20 0,20 94 8,19 0,19
Bi2Sr2Ca0,9La0,1Cu2O8+z 92 8,17 0,12 92 8,16 0,1 92 8,17 0,12
Bi2Sr2Ca0,9Nd0.1Cu2O8+z 92 8,16 0,1 92 8,16 0,1 92 8,17 0,12
Bi2Sr2Ca1.9Y0,1Cu2O8+z 92 8,15 0,1 92 8,15 0,1 92 8,14 0,09
Bi2Sr2Ca0,9Ho0,1Cu2O8+z 92 8,12 0,07 92 8,12 0,07 92 8,12 0,07
Bi2Sr2Ca0,9Lu0,1Cu2O8+z 92 8,12 0,07 92 8,12 0,07 92 8,12 0,07
Примечание: Tc1, y1, δ1 – быстрое охлаждение на воздухе; Tc2, y2, δ2 – быстрое
охлаждение в жидком азоте; Tc3, y3, δ3 – медленное охлаждение.
862 Д. Д. НАУМОВА, Т. А. ВОЙТЕНКО, С. А. НЕДИЛЬКО
охлаждения не оказывает существенного влияния на величину
кислородного индекса и значение критической температуры. Одна-
ко при медленном охлаждении наблюдается увеличение ширины
температурного интервала.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Ю. Д. Третьяков, Е. А. Гудилин, Успехи химии, 89, № 1: 1 (2000).
2. Сверхпроводники для электроэнергетики (Ред. В. С. Круглов) (Издатель-
ство РНЦ «Курчатовский институт»: 2009), т. 6.
3. Ю. Д. Третьяков, Е. А. Гудилин, Д. В. Перышков, Д. М. Иткис, Успехи хи-
мии, 73, № 9: 954 (2004).
4. P. E. Kazin, V. V. Poltavets, M. S. Kuznetsov, D. D. Zaytsev, Yu. D. Tretyakov,
M. Jansen, and M. Schreyer, Supercond. Sci. Technol., 11: 880 (1998).
5. A. Polasek, L. A. Saléh, C. V. de Sena, M. A. Sens, E. T. Serra, and F. Rizzo,
Physica C, 460—462: 1349 (2007).
6. Sun-Li Huang, M. R. Koblischka, K. Fossheim, T. W. Ebbesen, and T. H. Jo-
hansen, Physica C, 311, Iss. 3—4: 172 (1999).
7. H. Fujii, H. Kumakura, and K. Togano, Physica C, 355, Iss 1—2: 111 (2001).
8. M. Karppinen, M. Kotiranta, T. Nakane et al., Phys. Rev. B, 67: 134522 (2003).
9. С. А. Недилько, Т. А. Войтенко, Украинский химический журнал, № 8: 80
(2007).
10. Г. Шварценбах, Г. Флашка, Комплексонометрическое титрование
(Москва: Химия: 1970).
11. Н. Ф Захарчук, Т. П. Федина, Н. С. Борисова, Cверхпроводимость: физика,
химия, техника, 4, № 7: 1391 (1991).
Рис. 2.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-75189 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:43:56Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Наумова, Д.Д. Войтенко, Т.А. Недилько, С.А. 2015-01-27T12:43:52Z 2015-01-27T12:43:52Z 2011 Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов / Д.Д. Наумова, Т.А. Войтенко, С.А. Недилько // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 4. — С. 855-862. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 61.50.Nw, 61.66.Fn, 61.72.Hh, 68.37.Hk, 74.62.Bf, 74.62.Dh, 74.72.Hs https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75189 Керамическим методом с предварительным получением прекурсора синтезированы материалы состава Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Исследованы микроструктура, область гомогенности, электрофизические характеристики, кислородная стехиометрия систем Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) и Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu) в зависимости от степени замещения х и температуры перехода в сверхпроводящее состояние Тсon. Изучено влияние условий термической обработки на размеры кристаллитов, величину кислородного индекса и критическую температуру. Получены наноразмерные частицы (Dср = 0,5—1,5 мкм). Показано, что границы области гомогенности уменьшаются от 0 ≤ x ≤ 0,3 по Lu3+ к 0 ≤ x ≤ 0,05 по La3+. Керамічною методою з попереднім одержанням прекурсору синтезовано матеріяли складу Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) та Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu). Досліджено мікроструктуру, область гомогенности, електрофізичні характеристики й кисневу стехіометрію систем Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln – La, Nd, Y, Ho, Lu) і Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln – La, Nd, Ho, Lu) залежно від ступеня заміщення х та температури переходу в надпровідний стан Тсon. Вивчено вплив умов термічного оброблення на розмір зерна, величину кисневого індексу та критичну температуру. Одержано нанорозмірні частинки (Dсер = 0,5—0,15 мкм). Показано, що межі гомогенности зменшуються від 0 ≤ x ≤ 0,3 за Lu3+ до 0 ≤ x ≤ 0,05 за La3+. The samples of Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oу (Ln–La, Nd, Y, Ho, Lu) and Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln–La, Nd, Ho, Lu) are synthesized using the ceramic technique with precursor. For Bi2Sr2Ca1−xLnxCu2Oy (Ln–La, Nd, Y, Ho, Lu) and Bi2Sr2−xLnxCaCu2Oу (Ln–La, Nd, Ho, Lu) systems, the dependences of microstructure, homogeneity region, electrophysical properties, and oxygen nonstoichiometry on their composition (x) and Tcon value are studied. Influence of heat-treatment conditions on the sizes of crystallites, value of oxygen index, and critical temperature is studied. As shown, the homogeneity region becomes narrower when going from 0 ≤ x ≤ 0.3 for Lu3+ to 0 ≤ x ≤ 0.05 for La3+. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов Article published earlier |
| spellingShingle | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов Наумова, Д.Д. Войтенко, Т.А. Недилько, С.А. |
| title | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов |
| title_full | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов |
| title_fullStr | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов |
| title_full_unstemmed | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов |
| title_short | Зависимость физико-химических свойств ВТСП-соединений от размера кристаллитов |
| title_sort | зависимость физико-химических свойств втсп-соединений от размера кристаллитов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75189 |
| work_keys_str_mv | AT naumovadd zavisimostʹfizikohimičeskihsvoistvvtspsoedineniiotrazmerakristallitov AT voitenkota zavisimostʹfizikohimičeskihsvoistvvtspsoedineniiotrazmerakristallitov AT nedilʹkosa zavisimostʹfizikohimičeskihsvoistvvtspsoedineniiotrazmerakristallitov |