Синтез, структура, електрофізичні властивості та киснева стехіометрія купратів на основі рідкісноземельних елементів та бісмуту - Автореферат

Київський національний університет Імені Тараса ШевченкаАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук Робота виконана на кафедрі неорганічної хімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Неділько Сергій Андрійович Київський національний університет імені Тараса Шевченка професор кафедри неорганічної хімії Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук, професор Присяжний Віталій Демянович Міжвідомче відділення електрохімічної енергетики НАН України, м.Київ директор кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Вюнов Олег Іванович Інститут загальної та неорганічної хімії імені В.І. Захист відбудеться “18” квітня 2005 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.03 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м.Відкриття явища високотемпературної надпровідності для купратів поставили перед науковцями важливі задачі, повязані з вивченням процесів одержання, фазоутворення, поліпшення структурних та електрофізичних характеристик, дослідження катіонної та кисневої стехіометрії, оскільки можливості практичного використання високотемпературних надпровідних матеріалів (ВТНП) залишаються багатообіцяючими для мікроелектроніки, медицини, створення ефективних систем виробництва, накопичення та передачі енергії. Тому особливий інтерес викликає явище кисневої стехіометрії в матеріалах на основі надпровідної кераміки складу Ln123, Bi2212, та Bi2201, оскільки саме вміст кисню суттєво впливає на електрофізичні та структурні властивості цих складних оксидів. Таким чином, пошук та дослідження взаємозвязку між хімічним складом, структурою, електрофізичними властивостями, кисневою стехіометрією, впливу на величину кисневого індексу режимів та середовища термічної обробки, а також легуючих добавок, дозволяють одержувати дані, необхідні для покращення технічних параметрів ВТНП-матеріалів, для розуміння природи та механізмів високотемпературної надпровідності і для подальшого практичного застосування. Дисертаційну роботу виконано в рамках наукового напрямку кафедри неорганічної хімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка у відповідності з координаційними планами програм досліджень по держбюджетних тематиках “Хімічні енергозберігаючі методи синтезу оксидних сполук з заданими надпровідними властивостями та сегнетоелектричними властивостями” (№ 197U003109), “Оксидні матеріали з особливими електрофізичними властивостями” (№ 0101U001160), а також з темою Державного фонду фундаментальних досліджень Міністерства України з питань науки та технології “Оптимізація умов синтезу складних оксидних композицій” (4.4/614). Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі: а) відпрацювати оптимальні методи синтезу та одержати ряд зразків складу GDLNXBA2-XCU3O7±z, (Ln-La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd), Bi2Sr2Ca1-XLNXCU2O8 z (Ln-La, Nd, Y, Ho, Lu), Bi2-XLNXSR2CACU2O8 z (Ln-La, Nd, Y, Ho, Lu), Bi2-XLNXSR2CUO6 z (Ln-La, Nd, Y), Bi2Sr2CACU2O8 z XA, (A-CAAL2O4, CAZRO3, Ca2Nb2O7); б) знайти області гомогенності синтезованих матеріалів; в) встановити залежності параметрів кристалічної гратки від складу та температури для одержаних сполук; г) дослідити кисневу стехіометрію синтезованих зразків та оцінити її звязок зі складом, критичною температурою, особливостями структури та умовами термічної обробки;Вимірювання критичної температури зразків при температурах нижчих за 77 К проводили індуктивним методом по зміні комплексної магнітної сприйнятливості на частоті 1985 Гц за допомогою фазочутливого нановольтметру “MERA” при швидкості зміни температури 1 К/хв. Параметри та обєм елементарної комірки кристалічної гратки твердих розчинів (табл.1) Gd123 зменшуються з ростом ступеня заміщення x, внаслідок збільшення частки РЗЕ, які мають менший іонний радіус у порівнянні з барієм. Резистивні вимірювання зразків сполук у системах GDLNXBA2-XCU3O7±z (Ln-La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) в інтервалі температур 77-300 К показали (табл.1), що надпровідний перехід при температурі вище 77 К спостерігається лише для GDBA2Cu3O7±z, температура переходу в надпровідний стан Тс=94 К, і для GDLN0,05Ba1,95Cu3O7±z (Ln-La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) с Тс <90 К. Можна говорити про те, що спочатку додатковий кисень, наявність якого обумовлено заміщенням Ba2 на катіон рідкісноземельного элемента, практично еквівалентно заміщує мобільний кисень в позиції О(1) в площині Cu(1) при збільшенні ступеня заміщення в інтервалі 0 ? х ? 0,05. В пятому розділі розглянуто хімічний склад, межі гомогенності, структурні параметри, електрофізичні характеристики, вміст кисню, вплив умов термічної обробки та легуючих добавок на величину кисневого індексу z для сполук складу Bi2212 із заміщенням Bi/Ln та Ca/Ln та Ві2201 із заміщенням Bi/Ln.Показано, що найкращим методом синтезу для бісмутвмісних сполук є твердофазний метод з попереднім одержанням прекурсору.

Основний зміст роботи