[发明专利]一种FeSe超导薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导材料的制备方法，具体涉及一种FeSe超导薄膜的制备方法。

背景技术

2008年，由日本Hosono课题组首先报道了具有26K临界温度的LaO_1-xF_xFeAs，随后Fe基高温超导材料(FHS)发展迅速。目前，已经发展为四个主要体系，分别是“1111”体系(如LaFeAsOF)，“122”体系(如BaFe2As2)，“111”体系(如LiFeAs)和“11”体系(如FeSe)。与高温铜氧化物超导体(HTS)类似，FHS的晶体结构都为层状结构，由-FeAs-层(或-FeSe-层)作为超导层。

FHS的迅速发展主要有三个原因，首先，一般认为Fe的磁性对常规超导体中的电子配对有破坏左右，故而在FHS中，磁性和超导性的共存为探索高温超导机制提供了新途径；另一方面，FHS具有较高的超导性能，并且各向异性弱，适于实际应用的需要。FHS的Hc₂远高于金属基低温超导材料，如Nb₃Sn、NbTi和MgB₂等，一般的FHS在4.2K左右，Hc₂均可达到50T以上，是Nb₃Sn(Hc₂为30T)的两倍左右，而Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂的Hc2更是达到了140T左右。同时，铁基超导材料的临界电流密度Jc较高，如SmFeAsOF单晶在5K的Jc为2×10⁶Acm^-2，Ba_0.6K_0.4Fe₂A₂单晶在4.2K时Jc为4×10⁵Acm^-2，FeTe_0.61Se_0.39的Jc在低于其临界温度14K时即可达到1×10⁵Acm^-2，同时，FHS的载流性能在磁场下的衰减较慢，即使是在20T的磁场条件下，许多FHS的Jc也能达到10⁵Acm^-2以上，这些性能保证了FHS实际应用的可能性。在众多FHS中，尽管FeSe基超导材料的临界转变温度较低，但是在液氦温度下，其临界电流密度可以达到应用的要求，并且，其原料无贵金属，无毒性，储备丰富，使其在工业化生产过程中具有更大的优势。因此，制备出具有实际应用潜力的FeSe基带材是目前该体系铁基超导材料的研究重点。一般而言，FeSe具有两种晶体结构，一种是六方相，其中，Fe：Se比例略低于1︰1，由于结构的限制六方相FeSe不具备超导性能；另一种是四方相，这种结构中，-FeSe-呈片层状分布，即成为了与-FeAs-和-CuO-相似的超导层结构，因此，在10K左右发生超导转变。在材料的烧结过程中，这两种结构之间具有相互转化的关系，随着烧结温度的提高，四方相FeSe比例逐渐增加，在800℃～1000℃烧结后，四方相FeSe的比例可以达到90%以上，此时，四方相之间实现联通，可以获得良好的超导载流性能。

薄膜材料是超导材料实际应用的一种重要形式之一。现有的薄膜制备技术多为物理沉积方法，其过程中需要使用激光等高能装置，大大提高了材料的制备成本。因此，亟需一种薄膜材料的新型制备方法，不仅可以降低制备成本，而且原位的加热反应过程用以可以保证最终样品的清洁度，并提高制备效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种FeSe超导薄膜的制备方法。该方法制备工艺简单易控，工艺流程短，可重复性强，适于工业化大规模生产；采用该方法制备的FeSe超导薄膜表面平整，晶间连接性好，四方相含量高，具有优异的超导性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种FeSe超导薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将铁板材的表面加工平整，依次采用盐酸溶液、无水乙醇和丙酮清洗干净后，放置在高温管式炉的中部；

步骤二、将盛有硒粉的坩埚放置在高温管式炉中靠近进气口的一端，并距离铁板材5cm～30cm；