一种新型准二维硒掺杂含碲超导材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型准二维硒掺杂含碲超导材料及其制备方法，从属于功能材料制造技术领域。该种新型准二维硒掺杂含碲超导材料的化学通式为CuIr2Te4‑

【技术实现步骤摘要】
一种新型准二维硒掺杂含碲超导材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料制造
，具体涉及一系列化学通式为CuIr2Te4‑
x
Se
x
(0.0≤x≤0.5)的新型Se掺杂含碲化物超导材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]超导材料是一种在临界温度下出现超导体性质的特殊材料，处于超导态的材料不仅具有零电阻这一理想特性，同时还具有完全抗磁性以及磁通量量子化的独特性质。具备该种特性使得超导材料的应用前景十分广阔，可以在能源传输、长距离交通运输、特种设备、高能物理等领域大放异彩。
[0003]1908年，昂内斯成功液化氦气，并通过液氦节流膨胀技术可以得到1.5K的低温环境，并在3年后第一次发现汞的超导现象，使得超导体正式进入科学家们的视野中。自1911年超导体被发现以来，就凭借其独特的零电阻效应与完全抗磁性吸引着科学界的关注。学界对超导领域的兴趣未曾减少，从寻找更高超导临界温度的体系到研究超导现象的机理，科学家们正一步步为超导材料从实验室走向实际应用铺平道路。超导体近乎理想的电磁性能，使其在发电、输电和储能等能源领域的应用前景极其诱人，同时也具备着新型高性能器件的潜力。
[0004]1986年，中国科学家赵忠贤院士发现YBCO体系，凭借其高于液氮温区(77K)的超导转变温度，铜基超导材料成为第一种高温超导材料，并极大程度地吸引了学界的关注，将对超导材料的研究推向高潮。直到2008年，铜基超导材料均是超导材料领域的主流材料，科学家们迫切地想从这种不能被传统的BCS理论所预测及描述地超导材料中探寻出新的超导微观作用机制，但大都无功而返。而且在对铜基超导材料的不断研究中，科学家们发现作为陶瓷材料的铜氧化物，其较高的脆性使其难以被加工。这一性质极大地限制了铜基超导材料在工业界的应用，迫使科学家们将眼光转移到寻找新的高温超导体系中。随后，日本科学家H.Hosono发现LaFeAs1‑
x
F
x
体系，并在之后通过掺杂或引入缺陷等方式，使其临界温度达到至高约55K，超过BCS理论预测的麦克米兰极限，这证明又一类值得被研究的高温超导体系被发现了。并且，由于铁基超导体系材料的层状材料结构、较高的上临界场、较低的电子型载流子浓度，各种超导性能均于铜基高温超导体十分类似。而后美国田纳西大学的戴鹏程研究组发现了LaFeAsO1‑
x
F
x
中的反铁磁有序态，表明了样品中反铁磁母体的载流子掺杂效应才是铁基材料产生超导现象的原因，进一步证明了铜基高温超导材料和铁基高温超导材料既有可能拥有相同的物理作用机制。尽管铁基超导体拥有极高的研究潜力，但时至今日，铁基高温超导体领域仍未形成一个系统完整的理论体系。
[0005]二维层状过渡金属硫化物(TMDs)由于具有带隙可调等独特的物理性质，长期以来一直受到能源、传感、环境、电子等领域学者的关注。其中，电荷密度波和超导电性作为凝聚态物质两种重要的集体量子现象，一直是凝聚态物理的重要研究课题。目前受到广泛关注的是1T和2H结构类型化合物，2H型过渡金属硫化合物通常具有电荷密度波和超导电性同时出现的性质，而1T型的过渡金属硫化合物往往只能观察到电荷密度波。2006年，美国普林斯
顿大学Cava研究组发现引入Cu插层可以抑制1T
‑
TiSe2中电荷密度波的形成温度，使得该体系的超导转变温度有较大幅度的提升。这说明通过掺杂、引入缺陷等手段可以对电荷密度波的形成起到抑制作用，实现对材料超导电性的有目的调控。但目前对过渡金属硫化物超导材料尚未完善，电荷密度波的形成机制与超导的竞争关系的具体机理尚未形成系统理论，且该体系的超导温度普遍偏低。因此，开发新型的过渡金属硫化物超导体仍具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

技术实现思路

[0006]针对以上现有材料的缺陷，本专利技术旨在提供一种将Se掺入CuIr2Te4层状化合物中，通过取代Te得到一系列新型的Se掺杂碲化物超导体及其制备方法，所述方法简单，制备成本低，安全性高。
[0007]为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种新型准二维硒掺杂含碲超导材料，具有以下特征化学式：
[0009]CuIr2Te4‑
x
Se
x
(0.0≤x≤0.5)
[0010]该种新型Se掺杂碲化物超导材料及其制备方法，其特征在于具有以下的工艺和步骤：
[0011](1)按照化学计量之比称量对应的高纯度Cu，Ir，Te和Se粉末(纯度≥99.9％)，将原料粉末充分研磨使其混合均匀，将研磨后的粉体转移至石英管中，在真空系统下抽至真空度为1
×
10
‑5Torr，用乙炔火焰进行封管密封；
[0012](2)将密封好的石英管置于850℃的箱式炉中，以1℃/min的速度升温至850℃后，煅烧120h后随炉降至室温，打开石英管，将得到的粉末再次充分研磨；
[0013](3)将步骤(2)得到的粉末进行压片，得到片状样品后放入石英管中，再次抽真空至1
×
10
‑5Torr，并在持续抽真空下用乙炔火焰密封石英管；
[0014](4)将密封石英管再次置于箱式炉中，以1℃/min程序升到850℃后，煅烧240h后随炉降至室温，打开石英管得到片状CuIr2Te4‑
x
Se
x
(0.0≤x≤0.5)样品。
[0015](5)应用粉末X射线衍射法(PXRD)确定样品组分后，利用Fullprof软件的Structural Mode功能拟合得到每个组分的晶体结构等具体参数；
[0016](6)最后通过综合物理测试系统(PPMS)测试样品：得到电导率、磁性、比热容等物理性质的低温表现，最终确定样品的超导电性。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018](1)本专利技术所述的首例进行Se掺杂含碲层状结构超导体，得到的新型CuIr2Te4‑
x
Se
x
(0≤x≤0.5)，对揭示材料的晶体结构、相变结构及电子能带结构的变化对超导电性及其他物性的影响规律，以及对超导电性与电荷密度波不稳定性的竞争机制上有着重要的指导作用；
[0019](2)本专利技术所述的Se掺杂的碲化物超导材料，易于制备，对设备要求较低，适合大规模推广；
[0020](3)本专利技术所述的制备方法得到的多晶材料性质均匀，在空气中性质稳定，便于保存；
[0021](4)本专利技术所述的制备方法所得最理想掺杂超导CuIr2Te
3.9
Se
0.1
的超导转变温度T
c
为2.83K，实现了以掺杂手段提高了超导转变温度。
附图说明
[0022]图1为本专利技术所述方法制备的一系列CuIr2Te4‑
x
Se
x
(0.0≤x≤0.5)的XRD图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.该系列新型Se掺杂含碲化物超导材料，具有以下的特征化学式：CuIr2Te4‑
x
Se
x
(0.0≤x≤0.5)。2.该种新型Se掺杂含碲化物超导材料及其制备方法，其特征在于具有以下的工艺和步骤：(1)按照化学计量之比称量对应的高纯度Cu，Ir，Te和Se粉末(纯度≥99.9％)，将原料粉末充分研磨使其混合均匀，将研磨后的粉体转移至石英管中，在真空系统下抽至真空度为1
×
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‑5Torr，用乙炔火焰进行封管密封；(2)将密封好的石英管置于850℃的箱式炉中，以1℃/min的速度升温至850℃后，煅烧120h后随炉降至室温，打开石英管，将得到的粉末再次充分研磨；(3)将步骤(2)得到的粉末进行压片，得到片状样品后放入石英管中，再次抽真空至1
×
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‑5Torr，并在持续抽真空下用乙炔火焰密封石英管；(4)将密封石英管再次置于箱式炉中，以1℃/min程序升到850℃后，煅烧240h后随炉降至室温，打开石英管得到片状CuIr...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗惠霞，何溢懿，佳玛，曾令勇，王晓鹏，黄彦昊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：