本實驗探討8元高熵氧化物陶瓷的結構與電性,以期可以開發出新的高溫超導成分。在製程方面,以碳酸鹽/氧化物固態反應製備法取代學長使用的硝酸鹽溶液法。以傳統高溫超導氧化物Bi2Sr2Ca2Cu3O8來驗證,此法確實可成功獲得約相同臨界溫燒結塊材。 實驗成分的元素數目固定為8元,除6A的氧外,由1A到5A的金屬元素和過渡元素各選一個,再搭配任一元素為變數作為成分設計的邏輯。配置的原料粉末在經過兩次燒結之後,進行低溫電阻量測、X光繞射分析、SEM觀察及組成相的成分分析,以找出高溫超導的可能性。燒結氣氛有大氣及CO氣氛兩種。 結果顯示高熵氧化物陶瓷的平衡相數為3~5個(部分為殘留來源粉末相),遠低於Gibbs phase rule所預測的最大相數,顯示高熵效應;同時,大多數成分的試片呈現半導體或類半導體性質,推論其具有適當的能隙,且由於多元離子的參雜,提供許多額外能階及增加載子濃度。 此外,挑選具有特徵電性的成分再做進一步的實驗,包括低電阻率的成分以及具驟降電阻的成分,以期能發現新的超導成分。 雖然本實驗尚未能做出高溫超導新材料,但由各試片所呈現的半導體行為,相信透過配比摻雜以及氣氛燒結的改進,應很有機會使半導體轉為超導態。
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