[发明专利]一种新型含铟过渡金属碲化物超导材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型含铟过渡金属碲化物超导材料及其制备方法，属于量子功能材料制造技术领域。其制备方法是传统高温固相法，通过将相应化学计量比的Cu，Ir，In，Te充分研磨后抽真空密封在石英管中，然后把密封的装有原材料的石英管放入炉子中，在800℃烧结120h，得到CuIr_2‑xIn_xTe₄(0≤x≤0.1)的多晶粉末。通过综合物理性能测试系统(PPMS)来测试其物性，通过测量其电导率、磁性性质、上下临界磁场等物理性质，深入考察目标材料的超导物性。这是首例报道的新型准二维铟掺杂的过渡金属碲合物超导材料。通过合成此类化合物超导材料，为过渡金属硫化物超导材料的家族增加了新的成员，并助于人们理解高温铜基或铁基超导的物理性质。

技术领域

本发明属于量子功能材料制造技术领域，具体涉及一系列化学通式CuIr_2-xIn_xTe₄(0≤x≤ 0.1)的新型含铟过渡金属碲化物超导材料及其制备方法。

背景技术

超导是物理学中最迷人的宏观量子现象之一，超导材料是指具有在一定温度条件下(一般为较低温度)呈现出电阻等于零并且排斥磁力线性质的材料，因具有完全电导性、完全抗磁性及通量量子化的奇特性质，它在电力通信、工业运输、医疗诊断、高能物理、能源传输和军事装备等领域具有广阔的应用前景。

超导现象自1911年被发现以来，就以其独特的魅力持续不断地吸引着广大科学家的关注，超导机理的研究及材料制备一直是研究人员关注的热点之一。至今为止，人们发现的超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。超导材料的发展经历了一个从简单到复杂，即由一元系到二元系、三元系以至多元系的过程。进一个世纪以来，新的超导材料不断被发现，超导转变温度(T_c)也相继被提高。1986年，铜基高温超导材料的发现更是将超导材料的研究推向了高潮，在科技领域有着巨大的影响。随后，铜氧化物超导体在超导材料中独一无二的地位一直保持到2008年。然而，研究发现铜氧化物高温超导体 (或称铜基超导体)不能被传统的BCS理论所预测及描述，并且由于铜氧化合物是陶瓷材料，材质很脆不易加工，这限制了铜基超导体在工业界的大规模应用，从而迫使人们去寻找新的高温超导体。自2008年日本H.Hosono研究组发现LaFeAs_1-xF_x中存在26K的超导电性。随后，铁基超导体系的超导转变温度由最初的26K迅速突破BCS理论预言的传统超导体超导转变温度的麦克米兰极限(40K)，直接证明这类铁基超导体是一种新型的高温超导材料。然而，研究发现铁基超导体性质极为复杂，至今仍没有形成一个系统、全面的超导理论。

近年来，随着高压技术的发展，实现超导的临界温度也越来越高。最近理论及实验科学家研究均发现一系列氢化物在高压下出现破纪录的接近室温的超导电性。首先，中国吉林大学的马琰铭研究组在2014年首次预言H₂S在160万个大气压有80K左右的超导电性，同在吉林大学的崔田研究组预言H₂S-H₂化合物在高压下可能实现191-204K的高温超导。2015年 Ermets和Drozdov等研究组实验发现，在约150万个标准大气压冷却至零下70℃，硫化氢表现出了超导性，和两个理论工作不谋而合，这项研究被认为是朝着一种室温超导体迈出的历史性一步。最近，2018年，德国马普化学研究生的Mikhail Eremets和同事进一步发现氢化镧 (LaH₁₀)在250K温度下出现超导性，这在超导研究领域激起了一波浪潮。随后，美国乔治华盛顿大学的Ressell Hemley等研究人员发现相同的材料在280K(7℃)出现超导电性，但所需的压力为202GPa(即202万倍标准大气压)，而且需要进一步被验证。虽然氢化物高温超导与铜基及铁基高温超导不同，可以被BCS理论所预测及解析，是一种常规超导体，但要做成功的挑战非常之大，其关键在于实现200万大气压以上的电测量和磁测量极其困难。因此，开发低成本的新超导材料仍是目前工业界与学术界的研究热点与难点。