JP2002211923A - シリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とその超電導体 - Google Patents
シリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とその超電導体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高性能デバイスを作製するための新素材とし
て有望な、シリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質
とこれを含む超電導体を提供する。 【解決手段】 組成式が、Ａx（Ｂ1-yＣy）2（0.8＜ｘ
＜1.2、０＜ｙ＜１、Ａ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、又はこれ
ら元素の２種以上、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、又はこれら
元素の２種以上、Ｃ＝Ｓｉ、Ｇｅ、又はこれら元素の２
種）で示され、原子Ｂと原子Ｃからなるハニカム格子と
原子Ａの六方格子とからなる結晶構造を有し、臨界温度
が３Ｋ以上である。
て有望な、シリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質
とこれを含む超電導体を提供する。 【解決手段】 組成式が、Ａx（Ｂ1-yＣy）2（0.8＜ｘ
＜1.2、０＜ｙ＜１、Ａ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、又はこれ
ら元素の２種以上、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、又はこれら
元素の２種以上、Ｃ＝Ｓｉ、Ｇｅ、又はこれら元素の２
種）で示され、原子Ｂと原子Ｃからなるハニカム格子と
原子Ａの六方格子とからなる結晶構造を有し、臨界温度
が３Ｋ以上である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、シリコン
又はゲルマニウム化合物超電導物質とその超電導体に関
するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、
高性能デバイスを作製するための新素材として有望な、
シリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とこれを含
む超電導体に関するものである。
又はゲルマニウム化合物超電導物質とその超電導体に関
するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、
高性能デバイスを作製するための新素材として有望な、
シリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とこれを含
む超電導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ技術を支えている演算論理
回路素子、記憶素子、光電変換素子等の半導体素子や光
通信技術を担っているレーザー素子は、一般に、シリコ
ン、ゲルマニウムやガリウム砒素等の化合物半導体を利
用して作製されている。これらの素子の性能は、主とし
て微細化技術により進展してきたが、エレクトロニクス
分野のさらなる発展には、上記半導体と相性がよく、し
かもこれまでの電子材料素材とは大きく異なる物性を示
す新素材の開発が、材料側に課せられる課題となってい
る。そのブレークスルーの一つとして、超電導特性を示
すシリコン化合物及びゲルマニウム化合物が考えられ
る。
回路素子、記憶素子、光電変換素子等の半導体素子や光
通信技術を担っているレーザー素子は、一般に、シリコ
ン、ゲルマニウムやガリウム砒素等の化合物半導体を利
用して作製されている。これらの素子の性能は、主とし
て微細化技術により進展してきたが、エレクトロニクス
分野のさらなる発展には、上記半導体と相性がよく、し
かもこれまでの電子材料素材とは大きく異なる物性を示
す新素材の開発が、材料側に課せられる課題となってい
る。そのブレークスルーの一つとして、超電導特性を示
すシリコン化合物及びゲルマニウム化合物が考えられ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらシリコン化合物
及びゲルマニウム化合物からなる超電導体には、従来、
遷移金属を含む化合物が知られており、その多くは、臨
界温度が２Ｋ程度以下であった。また、臨界温度がこれ
より高い、アルカリ土類金属を含むシリコン化合物及び
ゲルマニウム化合物もこれまでに幾つかは報告されてい
るが、その作製は非常に複雑な工程を要し、現在の半導
体素子の作製工程と相容れない。
及びゲルマニウム化合物からなる超電導体には、従来、
遷移金属を含む化合物が知られており、その多くは、臨
界温度が２Ｋ程度以下であった。また、臨界温度がこれ
より高い、アルカリ土類金属を含むシリコン化合物及び
ゲルマニウム化合物もこれまでに幾つかは報告されてい
るが、その作製は非常に複雑な工程を要し、現在の半導
体素子の作製工程と相容れない。
【０００４】高性能デバイスを作製するための新素材と
しては、シリコンやゲルマニウムと相性がよいととも
に、臨界温度が３Ｋ以上であり、しかも比較的簡単に作
製することのできる超電導物質又はこれを含有する超電
導体が望まれる。
しては、シリコンやゲルマニウムと相性がよいととも
に、臨界温度が３Ｋ以上であり、しかも比較的簡単に作
製することのできる超電導物質又はこれを含有する超電
導体が望まれる。
【０００５】この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、高性能デバイスを作製するた
めの新素材として有望な、シリコン又はゲルマニウム化
合物超電導物質とこれを含む超電導体を提供することを
目的としている。
みてなされたものであり、高性能デバイスを作製するた
めの新素材として有望な、シリコン又はゲルマニウム化
合物超電導物質とこれを含む超電導体を提供することを
目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、前述
の課題を解決するものとして、組成式が、Ａx（Ｂ1-yＣ
y）2（0.8＜ｘ＜1.2、０＜ｙ＜１、Ａ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ、又はこれら元素の２種以上、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、又はこれら元素の２種以上、Ｃ＝Ｓｉ、Ｇｅ、又は
これら元素の２種）で示され、原子Ｂと原子Ｃからなる
ハニカム格子と原子Ａの六方格子とからなる結晶構造を
有し、臨界温度が３Ｋ以上であることを特徴とするシリ
コン又はゲルマニウム化合物超電導物質（請求項１）を
提供する。
の課題を解決するものとして、組成式が、Ａx（Ｂ1-yＣ
y）2（0.8＜ｘ＜1.2、０＜ｙ＜１、Ａ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ、又はこれら元素の２種以上、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、又はこれら元素の２種以上、Ｃ＝Ｓｉ、Ｇｅ、又は
これら元素の２種）で示され、原子Ｂと原子Ｃからなる
ハニカム格子と原子Ａの六方格子とからなる結晶構造を
有し、臨界温度が３Ｋ以上であることを特徴とするシリ
コン又はゲルマニウム化合物超電導物質（請求項１）を
提供する。
【０００７】またこの出願の発明は、請求項１記載の超
電導物質を含有することを特徴とする超電導体（請求項
２）を提供する。
電導物質を含有することを特徴とする超電導体（請求項
２）を提供する。
【０００８】以下、実施例を示しつつ、この出願の発明
のシリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とその超
電導体についてさらに詳しく説明する。
のシリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とその超
電導体についてさらに詳しく説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】この出願の発明のシリコン又はゲ
ルマニウム化合物超電導物質は、前記の通り、組成式
が、Ａx（Ｂ1-yＣy）2（0.8＜ｘ＜1.2、０＜ｙ＜１、Ａ
＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、又はこれら元素の２種以上、Ｂ＝
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、又はこれら元素の２種以上、Ｃ＝Ｓ
ｉ、Ｇｅ、又はこれら元素の２種）で示され、原子Ｂと
原子Ｃからなるハニカム格子と原子Ａの六方格子とから
なる結晶構造を有し、臨界温度が３Ｋ以上である。
ルマニウム化合物超電導物質は、前記の通り、組成式
が、Ａx（Ｂ1-yＣy）2（0.8＜ｘ＜1.2、０＜ｙ＜１、Ａ
＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、又はこれら元素の２種以上、Ｂ＝
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、又はこれら元素の２種以上、Ｃ＝Ｓ
ｉ、Ｇｅ、又はこれら元素の２種）で示され、原子Ｂと
原子Ｃからなるハニカム格子と原子Ａの六方格子とから
なる結晶構造を有し、臨界温度が３Ｋ以上である。
【００１０】前記組成式において、原子Ａは周期律表の
２族元素、原子Ｂは１３族元素、原子Ｃは１４族元素に
それぞれ属している。同族元素では、周期律表の第４周
期にある元素を第３周期若しくは第５周期に置換して
も、得られる化合物の結晶構造はほぼ保たれることが期
待される。電子構造は、価電子数と結晶構造に大きく影
響されるが、価電子数が同じで（つまり、同族元素で置
換した場合には価電子数は変わらない）、結晶構造が同
じ場合、電子構造はほとんど同一となり、したがって、
得られる化合物の超電導特性はほぼ同一であると期待さ
れる。また、原子ＡをＳｒ1-zＣａz、原子ＢをＧａをＧ
ａ1-zＩｎz、原子ＣをＳｉ1-zＧｅz（いずれにおいても
ｚ＜＜１）と２種元素の混合物に、また、原子Ａ及びＢ
については３種元素の混合物としても、やはり電子構造
に大きな変化はないと考えられ、各元素が１種のときと
同様の超電導特性が得られると期待される。
２族元素、原子Ｂは１３族元素、原子Ｃは１４族元素に
それぞれ属している。同族元素では、周期律表の第４周
期にある元素を第３周期若しくは第５周期に置換して
も、得られる化合物の結晶構造はほぼ保たれることが期
待される。電子構造は、価電子数と結晶構造に大きく影
響されるが、価電子数が同じで（つまり、同族元素で置
換した場合には価電子数は変わらない）、結晶構造が同
じ場合、電子構造はほとんど同一となり、したがって、
得られる化合物の超電導特性はほぼ同一であると期待さ
れる。また、原子ＡをＳｒ1-zＣａz、原子ＢをＧａをＧ
ａ1-zＩｎz、原子ＣをＳｉ1-zＧｅz（いずれにおいても
ｚ＜＜１）と２種元素の混合物に、また、原子Ａ及びＢ
については３種元素の混合物としても、やはり電子構造
に大きな変化はないと考えられ、各元素が１種のときと
同様の超電導特性が得られると期待される。
【００１１】この出願の発明のシリコン又はゲルマニウ
ム化合物超電導物質は、金属であり、アーク溶解法等に
より作製することができる。たとえば、原子Ａ、原子
Ｂ、及び原子Ｃをx：2(1-y)：2yのモル比に配合し、ア
ルゴン雰囲気下でアーク溶解することにより、単相又は
混合物として作製される。混合物として作製される場合
には、前記所定組成を有する相のみをたとえば浮遊帯域
溶融法を適用するなどして取り出し、使用することがで
きる。また、混合物は、前記超電導物質を含有する超電
導体としてそのまま使用することも可能である。
ム化合物超電導物質は、金属であり、アーク溶解法等に
より作製することができる。たとえば、原子Ａ、原子
Ｂ、及び原子Ｃをx：2(1-y)：2yのモル比に配合し、ア
ルゴン雰囲気下でアーク溶解することにより、単相又は
混合物として作製される。混合物として作製される場合
には、前記所定組成を有する相のみをたとえば浮遊帯域
溶融法を適用するなどして取り出し、使用することがで
きる。また、混合物は、前記超電導物質を含有する超電
導体としてそのまま使用することも可能である。
【００１２】この出願の発明のシリコン又はゲルマニウ
ム化合物超電導物質とその超電導体は、このように、ア
ーク溶解法のような比較的簡単な方法により作製可能で
あるため、たとえば分子線エピタキシー法を適用し、薄
膜の作製が有望視される。素子化の可能性が示唆され
る。
ム化合物超電導物質とその超電導体は、このように、ア
ーク溶解法のような比較的簡単な方法により作製可能で
あるため、たとえば分子線エピタキシー法を適用し、薄
膜の作製が有望視される。素子化の可能性が示唆され
る。
【００１３】この出願の発明のシリコン又はゲルマニウ
ム化合物超電導物質の結晶構造は、図１に示したよう
に、原子Ｂと原子Ｃからなるハニカム格子と原子Ａの六
方格子とからなる。この結晶構造は、粉末Ｘ線回折及び
電子顕微鏡観察により確認される。
ム化合物超電導物質の結晶構造は、図１に示したよう
に、原子Ｂと原子Ｃからなるハニカム格子と原子Ａの六
方格子とからなる。この結晶構造は、粉末Ｘ線回折及び
電子顕微鏡観察により確認される。
【００１４】このように、この出願の発明のシリコン又
はゲルマニウム化合物超電導物質とその超電導体は、構
成元素にシリコン又はゲルマニウムの少なくともいずれ
か一方を有することから、前述の半導体素子やレーザー
素子に利用されている化合物半導体との相性がよいと考
えられる。しかも比較的簡単な方法により作製可能であ
り、臨界温度が３Ｋ以上であることから、この出願の発
明のシリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とその
超電導体は、エレクトロニクス分野のさらなる発展を担
う高性能デバイスに有望な新素材となり得ると期待され
る。
はゲルマニウム化合物超電導物質とその超電導体は、構
成元素にシリコン又はゲルマニウムの少なくともいずれ
か一方を有することから、前述の半導体素子やレーザー
素子に利用されている化合物半導体との相性がよいと考
えられる。しかも比較的簡単な方法により作製可能であ
り、臨界温度が３Ｋ以上であることから、この出願の発
明のシリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とその
超電導体は、エレクトロニクス分野のさらなる発展を担
う高性能デバイスに有望な新素材となり得ると期待され
る。
【００１５】
【実施例】（実施例１）モル比１：１のＳｒＳｉ2とＧ
ａをアルゴン雰囲気下でアーク溶解した。得られた化合
物は、組成式Ｓｒ8Ｇａ10Ｓｉ36で示される化合物と組
成式Ｓｒ（Ｇａ0 .37Ｓｉ0.63）2で示される化合物の混
合物であった。次いで、アルゴン雰囲気下で浮遊帯域溶
融法を適用し、上記混合物からＳｒ（Ｇａ0.37Ｓ
ｉ0.63）2で示される化合物のみを取り出した。このＳ
ｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）2で示される化合物の粉末Ｘ線
回折パターン、高分解能電子顕微鏡像は、図２、図３に
それぞれ示した通りであった。これらの粉末Ｘ線回折パ
ターン及び高分解能電子顕微鏡像より、得られたＳｒ
（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）2で示される化合物は、Ｇａ原子
とＳｉ原子からなるハニカム格子とＳｒ原子の六方格子
からなる図１に示したような結晶構造を有することが確
認された。
ａをアルゴン雰囲気下でアーク溶解した。得られた化合
物は、組成式Ｓｒ8Ｇａ10Ｓｉ36で示される化合物と組
成式Ｓｒ（Ｇａ0 .37Ｓｉ0.63）2で示される化合物の混
合物であった。次いで、アルゴン雰囲気下で浮遊帯域溶
融法を適用し、上記混合物からＳｒ（Ｇａ0.37Ｓ
ｉ0.63）2で示される化合物のみを取り出した。このＳ
ｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）2で示される化合物の粉末Ｘ線
回折パターン、高分解能電子顕微鏡像は、図２、図３に
それぞれ示した通りであった。これらの粉末Ｘ線回折パ
ターン及び高分解能電子顕微鏡像より、得られたＳｒ
（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）2で示される化合物は、Ｇａ原子
とＳｉ原子からなるハニカム格子とＳｒ原子の六方格子
からなる図１に示したような結晶構造を有することが確
認された。
【００１６】また、このＳｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）2で
示される化合物は金属であり、図４に示した臨界温度の
測定結果から臨界温度3.5Ｋの超電導物質であることも
確認された。 （実施例２）モル比４：３：５のＳｒ、Ｇａ、及びＳｉ
をアルゴン雰囲気下でアーク溶解した。得られた化合物
は、光学顕微鏡観察及び粉末Ｘ線回折からほぼ単相であ
ることが確認された。粉末Ｘ線回折パターンは図５に示
した通りである。単相部分の組成は、Ｓｒが31.4at%、
Ｇａが25.6at%、Ｓｉが43.0at%であり、実施例１の化合
物の組成式Ｓｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）2にほぼ一致して
いた。この単相部分の化合物の結晶構造は、実施例１の
化合物の結晶構造と同様に、Ｇａ原子とＳｉ原子からな
るハニカム格子とＳｒ原子の六方格子からなることがＸ
線回折から確認された。 （実施例３）モル比４：３：５のＢａ、Ｇａ、及びＳｉ
をアルゴン雰囲気下でアーク溶解した。得られた化合物
は、Ｘ線回折及び光学顕微鏡観察からほぼ単相であるこ
とが確認された。単相部分の組成は、Ｂａが34.0at%、
Ｇａが25.5at%、Ｓｉが40.5at%であり、組成式はＢａ
1.03（Ｇａ0.39Ｓｉ0.61）2と示される。この単相部分
の化合物の結晶構造は、実施例１の化合物の結晶構造と
同様に、Ｇａ原子とＳｉ原子からなるハニカム格子とＢ
ａ原子の六方格子からなることがＸ線回折から確認され
た。また、得られた化合物は、金属であり、臨界温度4.
2Ｋを示した。
示される化合物は金属であり、図４に示した臨界温度の
測定結果から臨界温度3.5Ｋの超電導物質であることも
確認された。 （実施例２）モル比４：３：５のＳｒ、Ｇａ、及びＳｉ
をアルゴン雰囲気下でアーク溶解した。得られた化合物
は、光学顕微鏡観察及び粉末Ｘ線回折からほぼ単相であ
ることが確認された。粉末Ｘ線回折パターンは図５に示
した通りである。単相部分の組成は、Ｓｒが31.4at%、
Ｇａが25.6at%、Ｓｉが43.0at%であり、実施例１の化合
物の組成式Ｓｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）2にほぼ一致して
いた。この単相部分の化合物の結晶構造は、実施例１の
化合物の結晶構造と同様に、Ｇａ原子とＳｉ原子からな
るハニカム格子とＳｒ原子の六方格子からなることがＸ
線回折から確認された。 （実施例３）モル比４：３：５のＢａ、Ｇａ、及びＳｉ
をアルゴン雰囲気下でアーク溶解した。得られた化合物
は、Ｘ線回折及び光学顕微鏡観察からほぼ単相であるこ
とが確認された。単相部分の組成は、Ｂａが34.0at%、
Ｇａが25.5at%、Ｓｉが40.5at%であり、組成式はＢａ
1.03（Ｇａ0.39Ｓｉ0.61）2と示される。この単相部分
の化合物の結晶構造は、実施例１の化合物の結晶構造と
同様に、Ｇａ原子とＳｉ原子からなるハニカム格子とＢ
ａ原子の六方格子からなることがＸ線回折から確認され
た。また、得られた化合物は、金属であり、臨界温度4.
2Ｋを示した。
【００１７】この出願の発明は、以上の実施例によって
限定されることはない。具体的な組成及び組成比、ま
た、作製方法及び作製条件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。
限定されることはない。具体的な組成及び組成比、ま
た、作製方法及び作製条件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。
【００１８】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明によって、金属素材であり、半導体素子やレーザー素
子と相性がよく、作製が比較的容易で、臨界温度３Ｋ以
上のシリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とこれ
を含む超電導体が提供される。高性能デバイスを作製す
るための新素材として有望視される。
明によって、金属素材であり、半導体素子やレーザー素
子と相性がよく、作製が比較的容易で、臨界温度３Ｋ以
上のシリコン又はゲルマニウム化合物超電導物質とこれ
を含む超電導体が提供される。高性能デバイスを作製す
るための新素材として有望視される。
【図１】この出願の発明のシリコン又はゲルマニウム化
合物超電導物質の結晶構造の概要を示した模式図であ
る。
合物超電導物質の結晶構造の概要を示した模式図であ
る。
【図２】実施例１で得られたＳｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）
2で示される化合物の粉末Ｘ線回折パターンである。
2で示される化合物の粉末Ｘ線回折パターンである。
【図３】実施例１で得られたＳｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）
2で示される化合物の図面に代る高分解能電子顕微鏡像
である。図中(a)が[110]方向からの高分解能電子顕微鏡
像であり、(b)は[001]方向からの 高分解能電子顕微鏡
像である。
2で示される化合物の図面に代る高分解能電子顕微鏡像
である。図中(a)が[110]方向からの高分解能電子顕微鏡
像であり、(b)は[001]方向からの 高分解能電子顕微鏡
像である。
【図４】実施例１で得られたＳｒ（Ｇａ0.37Ｓｉ0.63）
2で示される化合物の臨界温度測定の結果を示した相関
図である。
2で示される化合物の臨界温度測定の結果を示した相関
図である。
【図５】実施例２で得られたＳｒ0.92（Ｇａ0.37Ｓｉ
0.63）2で示される化合物の粉末Ｘ線回折パターンであ
る。
0.63）2で示される化合物の粉末Ｘ線回折パターンであ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 28/00 Ｃ２２Ｃ 28/00 Ｂ Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡＣ
Claims (2)
- 【請求項１】 組成式が、Ａx（Ｂ1-yＣy）2（0.8＜ｘ
＜1.2、０＜ｙ＜１、Ａ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、又はこれ
ら元素の２種以上、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、又はこれら
元素の２種以上、Ｃ＝Ｓｉ、Ｇｅ、又はこれら元素の２
種）で示され、原子Ｂと原子Ｃからなるハニカム格子と
原子Ａの六方格子とからなる結晶構造を有し、臨界温度
が３Ｋ以上であることを特徴とするシリコン又はゲルマ
ニウム化合物超電導物質。 - 【請求項２】 請求項１記載の超電導物質を含有するこ
とを特徴とする超電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001000862A JP3699990B2 (ja) | 2001-01-05 | 2001-01-05 | シリコン化合物超電導物質とその超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001000862A JP3699990B2 (ja) | 2001-01-05 | 2001-01-05 | シリコン化合物超電導物質とその超電導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002211923A true JP2002211923A (ja) | 2002-07-31 |
| JP3699990B2 JP3699990B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=18869571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001000862A Expired - Lifetime JP3699990B2 (ja) | 2001-01-05 | 2001-01-05 | シリコン化合物超電導物質とその超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3699990B2 (ja) |
-
2001
- 2001-01-05 JP JP2001000862A patent/JP3699990B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3699990B2 (ja) | 2005-09-28 |
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