NbN是什么超导体材料?

氮化铌是一种高性能多功能材料，具有极高的热稳定性、电气绝缘性和化学稳定性，具有潜在的工业应用。

氮化铌物理化学性质

密度：      8.4

熔点：      2573ºC

分子式： NNb

分子量： 106.91300

性状：浅灰略带黄色

莫氏硬度：8

显微硬度：14. 3GPa

电阻率：200u．cm

典型的B-1型化合物。氯化钠晶体结构。超导临界温度为17.3K。上临界磁场为43T。临界电流密度Jc，(4.2K，20T)高达2×106A/cm2。热稳定性和化学稳定性高，抗中子辐照，优良的超导薄膜材料。在氩气和氮气混合气体中采用溅射法制取。用于制作高度稳定的超导量子仪器器件。

氮化铌稳定性

在空气中加热至500～800℃时，生成五氧化二铌同时放出氮。在真空中氮化铌分解生成金属铌。氮化铌和碳化钛、碳化锆、碳化钒、碳化钽等可形成固溶体。

氮化铌制备方法

1. 以金属铌和氮气为原料，将粉碎的金属铌送入氮化炉中，通入氮气或氨气，使其在700～1100℃下反应直接合成氮化铌。或者在粉碎的金属铌粉中加入炭粉，使其充分混合后送入还原炉中，然后通入氢气和氮气，于1250℃的温度下还原反应2h得氮化铌。

2. 直接法　以金属铌和氮气为原料制备氮化铌，反应式如下。

Nb2O5+2N+5C→2NbN+5CO

将粉碎的金属铌送入氮化炉中，通入氮气或氨气，使其在700～1100℃下反应1～2h，即得氮化铌。

3. 还原法　在炭的存在下，以五氧化二铌和氮气为原料制备氮化铌，反应式如下。

Nb+N→NbN

在粉碎的金属铌粉中加入炭粉，使其充分混合后送入还原炉中，然后通入氢气和氮气，于1250℃的温度下还原反应2h得氮化铌。

氮化铌的结构及性能

氮化铌的结构是由具有原子间共价键和非共价键晶格构成的，其中原子间共价键以环形和三角形结构存在于氮化铌结构中，而非共价键则以线形和平面构成。由于其独特的晶格结构，氨化铌具有良好的热稳定性、电气绝缘性和化学稳定性，可以有效地抵抗高温、酸性和氧化性等环境因素，对于高温的耐热性已被广泛研究。此外，氮化铌的结构对其机械性能也有很大影响，如硬度、弹性模量、抗压强度等。

综上，氮化铌具有优异的热稳定性、电气绝缘性和化学稳定性，具有良好的机械性能，因此可以广泛应用于电子、航空航天、能源、化学工业和汽车等领域。

氮化铌的超导特性

氮化铌作为一种超导材料，被广泛用于各种超导器件中，包括超导纳米线单光子探测器，约瑟夫森结，快速单磁通量子电路，热电子辐射器等。氮化铌的组成非常复杂，不仅存在多样的晶体结构，而且同一晶体结构也存在着不同的铌氮比。NbNx的超导性能正依赖于它的晶体结构以及组分。

有研究表明，组分的变化会使氮化铌的晶格常数值发生改变，在氮比铌少的材料里，氮的亚晶格有缺陷，在铌比氮少的材料里，铌的亚晶格有缺陷。铌和氮的组分，同时决定着薄膜的晶相和晶格常数，进而影响氮化铌薄膜的超导性能。