以共沈法與凝膠法製備鉍系高溫超導氧化物之研究

Abstract

鉍系高溫超導氧化物是近年來為學術界所熱衷研究的一個超導體系統之一, 然而在材 料之製備一直是具有挑戰性之課題。本研究中, 我們分別利用均勻共沈澱法(copreci pitation method)與凝膠法(sol-gel method)以合成兩種高純度Bi2Sr2CaCu208+y(22 12) 相與Bi2-xPbxSr2Ca2Cu3010+y(X＝0.4, 0.5, 0.6)(2223 相)高溫超導氧化物。 在共沈法中, 我們選擇了碳酸鈉當作沉澱劑以取代傳統上常用的草酸, 檸檬酸, 及氫 氧化鈉等。我們並測定了各種不同金屬離子在不同pH值狀況下與碳酸根(carbonate) 共沉曲線, 以確定最佳之酸鹼值。以碳酸根沉澱之混全金屬鹽類最后經過適當的熱處 理, 即可得到Tc為69.6k 的2212相與Tc為105.lK的2223相, 等超導氧化物塊材。 凝膠法中, 我們採用乙二醇(ethylene glycol) 作螯合劑(chelating agent) 以螯合 水溶液中的金屬離子, 經過水解(hy-drolysis) , 凝聚(condense)以及最後熱處理等 步驟, 即可作出Tc為76.5K的2212相與Tc為106.0K 的2223相, 等超導氧化物塊材。 本研究發現以均勻共沉澱法或凝膠法所製作出來的超導塊材在化學計量上都可得到良 好的控到, 另一方面, 熱處理之溫度並不需要很高, 時間亦可縮短, 此兩種方法優於 一般所採用的固態反應法, 實十分明顯。對於以共同沉澱法與凝膠法所製作的塊材, 我們分別以X-光繞射光譜, 傳氏轉換紅外光譜, 熱分析儀, 與掃瞞式電子顯微鏡做特 性鑑定。同時將以本方法製作之材料與以固態反應法所製成的, 在超導性及微結構特 性作一比較。