JP2000351632A - 硫化物スピネル系超伝導物質 - Google Patents
硫化物スピネル系超伝導物質Info
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Abstract
シールド、さらには、低温スイッチ素子、低温圧力素子
等の各分野への利用が期待される硫化物スピネル系の新
規超伝導物質を提供する。 【解決手段】 組成式がCu1-x Znx Ir2 S
4 (0.25≦×≦0.8)で示される超伝導物質。
Description
ピネル系超伝導物質に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、新規超伝導物質であり、超伝導
マグネット、ジョセフソン素子、磁気シールド、さらに
は、低温スイッチ素子、低温圧力素子等の各分野への利
用が期待される硫化物スピネル系超伝導物質に関するも
のである。
導電力貯蔵等の強電分野から、ジョセフソン素子、SQ
UID等のクライオエレクトロニクス素子、さらには磁
気シールド等への広範囲な分野への応用展開が期待され
ている。これまでにNb−Ti、Nb3 Sn、V3 Ge
等の金属系超伝導物質は、液体ヘリウムを使用した応用
に利用されており、近年では、Cu−O2 面を持つYB
a2 Cu3 O7+δ(Y−Ba−Cu−O系)、Bi2 S
r2 CaCu2 O10+ δ(Bi系)等のセラミックス系
銅酸化物超伝導物質についてもその実用化に向けての検
討が進められている。特にこの銅酸化物系超伝導物質
は、高温で超伝導特性を示すことに加え、元素置換等に
よりキャリアをドープして超伝導温度を制御できるた
め、精力的な研究がなされている。
系物質については、銅酸化物系超伝導物質と同じ構造を
持ち、酸素のサイトがイオウに置き換わったY−Ba−
Cu−S系超伝導物質等がこれまでに報告されている
が、その超伝導特性は、銅酸化物系超伝導物質と比較す
ると、必ずしも満足できるものではない。
最も詳しく調べられている物質であり、非常に多くの元
素組成において存在が確認されている。実用的にもスピ
ネル構造のフェライト磁石として、MFe2 O4 (Mは
2価金属)等が知られている。
系物質は、LiTi2 O4 、CuRh2 S4 、CuRh
2 Se4 等の極僅かしか知られていない。しかも、キャ
リア注入等により超伝導特性が現れたという例はない。
みてなされたものであり、従前の金属系及び銅酸化物系
とは異なる、全く新しい硫化物スピネル系の超伝導物質
を提供し、硫化物スピネル系物質のさらなる可能性を開
くことを目的としている。
の課題を解決するものとして、組成式Cu1-x ZnxI
r2 S4 ( 0.25 ≦x≦0.8 )で示され、超伝導特性を
有する硫化物スピネル系物質であることを特徴とする硫
化物スピネル系超伝導物質(請求項1)を提供する。
(請求項2)を好ましい態様として提供するものでもあ
る。
超伝導物質についてさらに詳しく説明する。
系超伝導物質は、前記組成式で示される。
す硫化物スピネル系物質である。この出願の発明の発明
者らは、その金属−絶縁体転移という特性に注目し、元
素置換によりキャリア数の制御を行い、物性の変化を調
べている過程においてこの出願の発明の硫化物スピネル
系超伝導物質を見出した。
で金属−絶縁体転移を示し、高温側が金属で、低温側が
絶縁体である。また、低温側の絶縁体相では、Cuは1
価である。この1価のCuサイトを2価のZnで置換し
た時に得られる組成式Cu1- x Znx Ir2 S4 ( 0.2
5 ≦x≦0.8 )で示される硫化物スピネル系物質は、超
伝導転移を起こし、超伝導転移温度Tcにおいてマイス
ナー効果を示す超伝導特性を有するのである。
ネル系超伝導物質は、元素置換によりキャリアをドープ
することにより超伝導特性を発現する。従って、精力的
に研究が行われている銅酸化物系超伝導物質にも共通す
る特性を有している。
超伝導物質は、約5桁近い比較的大きな抵抗値から超伝
導状態に変化し、しかも超伝導状態は、例えば100bar程
度以下の微小な圧力変化によって壊れ、抵抗値が、約7
桁までの半導体的な値にまで変化する。従って、この出
願の発明の硫化物スピネル系超伝導物質は、低温におけ
るスイッチ素子、圧力センサ等への適用の可能性を有す
る。
の発明の硫化物スピネル系超伝導物質の超伝導特性は、
低温側の絶縁体相において出現していると考えられ、金
属−絶縁体転移に関与している可能性があると推測され
る。
この発明について説明する。
末を出発原料にし、Cuの30%をZnで置換したCu
0.7 Zn0.3 Ir2 S4 の化学量論組成が得られるよう
に、それぞれの粉末を秤量した。これら粉末を石英管内
部に真空封入した。石英管については、出発原料並びに
生成物との反応を防止する目的で、その内部を弗酸処理
した後に約1000Kで空焼きをし、不純物の除去を行っ
た。
で加熱し、原料どうしを反応させた。
末回折の結果からスピネル系物質の単相であると確認さ
れる。この粉末試料からプレス機を用いてペレットを作
製し、 850Kで2日間の熱処理を行った焼結体の電気抵
抗、並びに粉末試料の帯磁率の温度依存性を調べた。そ
の結果を示したのが、図2及び図3である。図3図中に
おいて、F.C.は、field cooling の略で、磁場をか
けながら温度を降下して測定した結果を示し、一方、
Z.F.C.は、zero field coolingの略であり、磁場
をかけずに最低温度まで下げた後に磁場をかけて測定し
た結果を示している。
温度Tcは約 3.0Kであり、また、図3の帯磁率曲線か
ら、超伝導転移温度Tc(= 3.0K)においてマイスナ
ー効果が磁化率の測定で観測される。このことから、組
成式Cu0.7 Zn0.3 Ir2S4 で示される硫化物スピ
ネル系物質は超伝導物質であると認められる。
ように、約5桁近い比較的大きな抵抗値から超伝導状態
に変化している。しかも超伝導状態は、100bar程度の微
小な圧力を加えることにより壊れ、抵抗値が、約7桁ま
での半導体的な値にまで変化する。 <実施例2>ZnによるCuの置換割合を代え、上記と
同様にして試料を作製し、超伝導転移温度Tc並びに金
属−絶縁体転移温度TM-I のZn濃度依存性について調
べた。その結果を示したのが図4である。組成式Cu
1-x Znx Ir2 S4 において 0.25 ≦x≦0.8 の範囲
で超伝導物質が得られることが確認された。
て温度−抵抗の関係の変化を示したものであるが、x=
0.85、x=0.9 では超伝導特性は得られず、x=0.8 ま
で超伝導特性が得られることが示されている。
によって限定されるものではない。ZnによるCuの置
換割合、超伝導物質の作製方法等の細部については様々
な態様が可能であることは言うまでもない。
明によって、硫化物スピネル系の新規超伝導物質が提供
される。この硫化物スピネル系伝導物質は、元素置換に
よりキャリアをドープすることにより超伝導特性を発現
するため、銅酸化物系超伝導物質にも共通する特性を有
しており、超伝導マグネット、ジョセフソン素子、磁気
シールド、さらには、低温スイッチ素子、低温圧力素子
等の各分野への利用が期待される。
硫化物スピネル系物質のX線粉末回線図である。
硫化物スピネル系物質の電気抵抗の温度依存性を示した
図である。
硫化物スピネル系物質の帯磁率の温度依存性を示した図
である。
化物スピネル系物質の超伝導転移温度Tc並びに金属−
絶縁体転移温度TM-I のZn濃度依存性を示す相関図で
ある。
〜0.85)の硫化物スピネル系物質の電気抵抗の温度
依存性を示した図である。
〜0.9)の硫化物スピネル系物質の電気抵抗の温度依
存性を示した図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 組成式Cu1-x Znx Ir2 S4 ( 0.2
5 ≦x≦0.8 )で示され、超伝導特性を有する硫化物ス
ピネル系物質であることを特徴とする硫化物スピネル系
超伝導物質。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000107000A JP3629529B2 (ja) | 1999-04-09 | 2000-04-07 | 硫化物スピネル系超伝導物質 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10220299 | 1999-04-09 | ||
JP11-102202 | 1999-04-09 | ||
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Publications (2)
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JP2000351632A true JP2000351632A (ja) | 2000-12-19 |
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ID=26442935
Family Applications (1)
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JP2000107000A Expired - Lifetime JP3629529B2 (ja) | 1999-04-09 | 2000-04-07 | 硫化物スピネル系超伝導物質 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3629529B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010013294A1 (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | 国立大学法人広島大学 | 圧力によって超伝導体から絶縁体へ遷移する超伝導体薄膜を用いた圧力検出装置、ジョセフソン素子および超伝導量子干渉計 |
CN113773082A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-12-10 | 中山大学 | 一种新型Pt掺杂尖晶石结构超导材料及其制备方法 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000107000A patent/JP3629529B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010013294A1 (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | 国立大学法人広島大学 | 圧力によって超伝導体から絶縁体へ遷移する超伝導体薄膜を用いた圧力検出装置、ジョセフソン素子および超伝導量子干渉計 |
US8338821B2 (en) | 2008-07-31 | 2012-12-25 | Hiroshima University | Pressure detection apparatus, Josephson device, and superconducting quantum interference device that include superconductor thin film that undergoes transition from superconductor to insulator by pressure |
CN113773082A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-12-10 | 中山大学 | 一种新型Pt掺杂尖晶石结构超导材料及其制备方法 |
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