钇钡铜氧

钛铜氧 (YBCO) 是一族具有高温超导性的结晶化合物； 它包括有史以来发现的xxx种在液氮沸点 (77 K) 约 93 K 时变得超导的材料。

许多 YBCO 化合物具有通式 YBa2Cu3O7-x（也称为 Y123），尽管存在具有其他 Y:Ba:Cu 比率的材料，例如 YBa2Cu4Oy (Y124) 或 Y2Ba4Cu7Oy (Y247)。 目前，还没有公认的高温超导理论。

它是更普遍的稀土钡铜氧化物 (ReBCO) 的一部分，其中存在其他稀土而不是钇。

1986 年 4 月，在苏黎世 IBM 工作的 Georg Bednorz 和 Karl Müller 发现某些半导体氧化物在相对较高的温度下变得超导，特别是镧钡铜氧化物在 35 K 时变得超导。这种氧化物是一种缺氧钙钛矿 -相关材料被证明是有前途的，并刺激了对具有更高超导转变温度的相关化合物的研究。

继 Bednorz 和 Müller 的发现之后，位于亨茨维尔的阿拉巴马大学和休斯顿大学的一个团队发现 YBCO 的超导转变临界温度 (Tc) 为 93 K。xxx批样品是 Y1.2Ba0.8CuO4，但这 是黑色和绿色两相的平均组成。 华盛顿卡内基研究所的工作人员发现黑相（原来是超导体）的成分为 YBa2Cu3O7−δ。

YBCO 是xxx种被发现在 77 K（液氮的沸点）以上变得超导的材料，而大多数其他超导体需要更昂贵的致冷剂。 尽管如此，YBCO 及其许多相关材料尚未取代需要液氦进行冷却的超导体。

相对纯的 YBCO 首先是通过在 1000 至 1300 K 的温度下加热金属碳酸盐的混合物而合成的。

4 BaCO3 + Y2(CO3)3 + 6 CuCO3 + (1/2−x) O2 → 2 YBa2Cu3O7−x + 13 CO2

YBCO 的现代合成使用相应的氧化物和硝酸盐。

YBa2Cu3O7−x 的超导特性对其氧含量 x 的值很敏感。 只有0≤x≤0.65的材料在Tc以下是超导的，当x~0.07时，材料在最高温度95K或最高磁场中超导：B垂直120T，B平行250T CuO2 平面。

除了对氧的化学计量敏感外，YBCO 的性质还受所用结晶方法的影响。 必须小心烧结 YBCO。 YBCO 是一种结晶材料，当通过仔细控制退火和淬火温度速率使晶粒边界对齐时，可以获得最佳的超导性能。

自从 Wu 及其同事发现 YBCO 以来，已经开发了许多其他合成 YBCO 的方法，例如化学气相沉积 (CVD)、溶胶-凝胶和气溶胶方法。 然而，这些替代方法仍然需要仔细烧结才能生产出优质产品。

然而，自从发现氟的来源三氟乙酸 (TFA) 可以防止不需要的碳酸钡 (BaCO3) 的形成以来，新的可能性已经开启。 CSD（化学溶液沉积）等路线开辟了广泛的可能性，特别是在制备长 YBCO 带方面。 这条路线将获得正确相位所需的温度降低到 700 °C 左右。 这一点，以及不依赖于真空，使这种方法成为获得可扩展 YBCO 磁带的非常有前途的方法。

YBCO 在由层组成的缺陷钙钛矿结构中结晶。 每层的边界由共享 4 个顶点的方形平面 CuO4 单元的平面定义。 飞机有时会稍微起皱。 垂直于这些 CuO4 平面的是共享 2 个顶点的 CuO2 带。 钇原子位于 CuO4 平面之间，而钡原子位于 CuO2 带和 CuO4 平面之间。

虽然 YBa2Cu3O7 是一种具有特定结构和化学计量的明确定义的化合物，但每个分子式单元中氧原子少于七个的材料是非化学计量化合物。 这些材料的结构取决于氧含量。 这种非化学计量由化学式 YBa2Cu3O7−x 中的 x 表示。 当 x = 1 时，Cu(1) 层中的 O(1) 位点是空的，结构是四方的。 YBCO 的四方结构是绝缘的，不具有超导性。 稍微增加氧含量会导致更多的 O(1) 位点被占用。 对于 x < 0.65，形成沿晶体b轴的Cu-O链。