ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СВЕРХПРОВОДНИК
(51) 6 H01L39/12
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 27.03.2008 - прекратил действие
--------------------------------------------------------------------------------
(21) Заявка: 93049758/25
(22) Дата подачи заявки: 1993.11.01
(45) Опубликовано: 1999.03.27
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1686985 A1, 23.03.93. EP 0282193 A2, 14.09.88. US 5106827 A, 21.04.92. US 5063202 A, 05.11.91.
(71) Заявитель(и): Дончак Андрей Александрович
(72) Автор(ы): Дончак А.А.
(73) Патентообладатель(и): Дончак Андрей Александрович
Адрес для переписки: 119530, Москва, Очаковское ш., 13-2-28 Дончаку Андрею Александровичу
(54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СВЕРХПРОВОДНИК
Использование: изобретение относится к области высокотемпературной сверхпроводимости, может быть использовано при создании перспективных линий электропередач и энергетических установок. Техническим результатом изобретения является повышение критической температуры сверхпроводящего перехода. Сущность изобретения: в качестве высокотемпературного сверхпроводника применен фосфид лития РLi3 повышенной плотности > 1,6 г/см3.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области высокотемпературной сверхпроводимости и может быть использовано при создании перспективных линий электропередач и энергетических установок.
Параметры известных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе сверхпроводящих керамических материалов в настоящее время подошли к предельным значениям, и повышение их качественных характеристик за последние годы значительно замедлилось. Предлагаемый высокотемпературный сверхпроводник представляет новый класс сверхпроводников с предельными температурами сверхпроводящего перехода (Тс) вплоть до комнатных температур и не имеет общих признаков с известными.
В настоящее время высокотемпературная сверхпроводимость наиболее широко подтверждена в ВТСП-керамике, но ВТСП-керамика является существенно неоднородным сверхпроводником. То, что интересные явления нормальной проводимости и сверхпроводимости разыгрываются в купратных плоскостях ВТСП-керамики, с одной стороны, как раз и приводит к высоким значениям Тc, а с другой, создает значительные трудности. Уже первые эксперименты по измерению температурной зависимости магнитной восприимчивости показали [1], что переход по X начинается вблизи Тc, найденного по измерениям R(T) и, как правило, более растянут, чем резистивный, что свидетельствует о малости количества высокотемпературной фазы или большой глубине проникновения поля. Во многих работах указывается на анизотропию критических магнитных полей, гистерезисные явления при измерении кривой намагничивания [2]. В сочетании с большой ролью межгранульных контактов, анизотропией критических токов, вплоть до потери сверхпроводимости на длинном участке провода, это создает большие трудности для работ по прикладной сверхпроводимости.
Сущность изобретения заключается в том, что предлагается высокотемпературный сверхпроводник, отличающийся для повышения критической температуры сверхпроводящего перехода Тс тем, что представляет из себя фосфид лития PLi3 повышенной плотности > 1,6 г/см3.
Фосфид лития PLi3 является малоизученным соединением, о нем имеются в основном устаревшие отрывочные сведения, но все-таки известно, что это недостаточно стойкий диэлектрик, поэтому основная нагрузка ложится на фазовые превращения фосфида лития. Поскольку доминирующим в соединении является сохранение энергетически устойчивой конфигурации с заполненной внешней p-оболочкой иона фосфора P3-, то под действием давления будет происходить ионизация 3s2 оболочки с переходом
3s2р6 _ 3sp6+e-,
где e- - свободный электрон.
Подобного рода переходы характерны при образовании твердых тел и переходах полупроводник-металл элементов V группы, так для висмута в твердом теле характерен переход s2p3 _ sp3+e-.
В случае фазы высокого давления фосфида лития очевидно справедлив блоховский подход и можно рассматривать движение полярона большого радиуса в сплошной слабо поляризуемой (средний дипольный момент молекул Pe=0) диэлектрической среде. Но в этом случае биполярон практически не отличается от куперовской пары. Тогда физический механизм ВТСП можно представить следующим образом: формальная независимость и в уравнениях Элиашберга оказывается оправданной, т. к. достаточно сильное взаимодействие электронов с локализованными фононами не оказывает значительного обратного воздействия на кристаллическую решетку из-за слабой связи электронов с колебаниями решетки и внутримолекулярных колебаний с низкочастотными акустическими колебаниями тяжелых ионов.
В этой области
условия полярона большого радиуса,
где - параметр связи;
ne - концентрация электронов на сложный ион;
E - ширина исходной зоны;
EB - энергия локализации полярона на узле решетки;
f(z) - функция, учитывающая тип кристаллической решетки,
модели поляронной сверхпроводимости [3] и сильной электрон-фононной связи [4] близки и для оценки Тe, при незначительном изменении частоты молекулярных колебаний в твердом теле можно записать:
где
где U - энергия связи ионов фосфора и лития;
m1, m2 - массы ионов;
R0 - длина химической связи, коэффициент C 1/2.
Эта оценка дает Тс500oC при одновременном достижении однородного характера сверхпроводимости, что значительно превышает параметры известных сверхпроводников. Следует обратить внимание, что здесь, как и в других случаях использования разных фазовых состояний вещества, само вещество, его химический состав не изменяются. Соотношение > 1,6 г/см3 может несущественно изменяться при смещении фазового соотношения в системе и под влиянием примесей.
Источники информации
[1] Chu C.W., Ног P.H., Meng R.L., Gao L., Huang Z.J., Wang Y.Q., Bechtold J. , Campbell D., Wu M.K., Ashburn J., Huang C.Y. // Preprint Hoisten University. USA. 1987.
[2] Maslov S.S., Pokrovsky V.L. // Europhys. Lett. 1991. V. 14. P. 591.
[3] A.C. Александров, А.Б. Кребс // УФН. 1992. Т. 162. N5. C.1.
[4] Г. М. Элиашберг. Взаимодействие электронов с колебаниями решетки в сверхпроводниках. ЖЭТФ 1960, 38, с. 976.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Применение фосфида лития PLi3 повышенной плотности > 1,6 г/см3 в качестве сверхпроводника.
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
