JP2003095652A - Ｃａ置換希土類系１２３超電導体 - Google Patents
Ｃａ置換希土類系１２３超電導体Info
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- JP2003095652A JP2003095652A JP2001286626A JP2001286626A JP2003095652A JP 2003095652 A JP2003095652 A JP 2003095652A JP 2001286626 A JP2001286626 A JP 2001286626A JP 2001286626 A JP2001286626 A JP 2001286626A JP 2003095652 A JP2003095652 A JP 2003095652A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易で高い不可逆磁界が確保される希
土類系１２３超電導体を提供する。 【解決手段】 化学式がＲＥBa2Cu3Ｏ7-d ( 但しＲＥは
希土類元素）で表される物質を主体とする希土類系１２
３超電導体において、そのＲＥの一部をCaで置換するこ
とにより、ｃ軸方向に磁界を印加した場合の温度７７Ｋ
での不可逆磁界が１０Ｔ以上である特性を確保する。Ｒ
ＥとしてはLa，Nd，Sm，GdあるいはEuが好ましく、また
化学組成はＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d のｘ及びｙ
の値がそれぞれ０＜ｘ≦0.1,０≦ｙ＜0.1 の条件、より
好ましくは0.01≦ｘ≦0.05，０≦ｙ＜0.1 の条件を満た
すものとするのが良い。
土類系１２３超電導体を提供する。 【解決手段】 化学式がＲＥBa2Cu3Ｏ7-d ( 但しＲＥは
希土類元素）で表される物質を主体とする希土類系１２
３超電導体において、そのＲＥの一部をCaで置換するこ
とにより、ｃ軸方向に磁界を印加した場合の温度７７Ｋ
での不可逆磁界が１０Ｔ以上である特性を確保する。Ｒ
ＥとしてはLa，Nd，Sm，GdあるいはEuが好ましく、また
化学組成はＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d のｘ及びｙ
の値がそれぞれ０＜ｘ≦0.1,０≦ｙ＜0.1 の条件、より
好ましくは0.01≦ｘ≦0.05，０≦ｙ＜0.1 の条件を満た
すものとするのが良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高い不可逆磁界
を示し、超電導線材や超電導バルク材として電力用ケ−
ブル，マグネット，モ−タ，発電機等の機器類への適用
が好適である希土類系１２３超電導体に関するものであ
る。
を示し、超電導線材や超電導バルク材として電力用ケ−
ブル，マグネット，モ−タ，発電機等の機器類への適用
が好適である希土類系１２３超電導体に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、臨界温度（超電導転移温度）Ｔc
の高い酸化物超電導材料が次々と発見され、ロスなく大
電流を輸送することができる電力用ケ−ブル，強力な超
電導マグネット等といった各方面への実用化が検討され
ている。
の高い酸化物超電導材料が次々と発見され、ロスなく大
電流を輸送することができる電力用ケ−ブル，強力な超
電導マグネット等といった各方面への実用化が検討され
ている。
【０００３】ただ、超電導材料がこれらの分野等で実用
されるためには、高い超電導転移温度Ｔc に加えて高い
磁界で臨界電流密度Ｊc が高いことも重要な要件とされ
ており、実用上有用な液体窒素温度（７７Ｋ）での使用
を考えると、現在知られている超電導材料の中でも化学
式ＲＥBa2Cu3Ｏ7-d ( 但し、 ＲＥはＹ，La，Pr，Nd，S
m，Eu，Gd，Dy，Ho，Er，Tm，Ybの希土類元素）で表さ
れる希土類系銅酸化物超電導体（“希土類系１２３超電
導体”と称されている）が最も注目される超電導材料の
１つであると考えられる。そして、これらの特性は超電
導材料を「第２相物質を含む“擬似単結晶”」あるいは
「純粋物質である“単結晶”」とすることによって一層
改善されることが知られており、溶融法やＴＳＦＺ法等
といった銅酸化物単結晶（擬似単結晶を含む）の育成技
術も著しい進歩を遂げている。
されるためには、高い超電導転移温度Ｔc に加えて高い
磁界で臨界電流密度Ｊc が高いことも重要な要件とされ
ており、実用上有用な液体窒素温度（７７Ｋ）での使用
を考えると、現在知られている超電導材料の中でも化学
式ＲＥBa2Cu3Ｏ7-d ( 但し、 ＲＥはＹ，La，Pr，Nd，S
m，Eu，Gd，Dy，Ho，Er，Tm，Ybの希土類元素）で表さ
れる希土類系銅酸化物超電導体（“希土類系１２３超電
導体”と称されている）が最も注目される超電導材料の
１つであると考えられる。そして、これらの特性は超電
導材料を「第２相物質を含む“擬似単結晶”」あるいは
「純粋物質である“単結晶”」とすることによって一層
改善されることが知られており、溶融法やＴＳＦＺ法等
といった銅酸化物単結晶（擬似単結晶を含む）の育成技
術も著しい進歩を遂げている。
【０００４】ところで、一般に超電導体は第二臨界磁界
Ｈc2以下で超電導状態を保っているが、不可逆磁界Ｈ
irr 以上の磁場では超電導体内の磁束が動いてしまって
抵抗を発生するので超電導電流を流せなくなってしま
う。この不可逆磁界Ｈirr とは超電導体の磁場特性であ
って、磁界を高めていった際に臨界電流密度Ｊc がゼロ
となる磁界であるが、不可逆磁界Ｈirr が高ければ超電
導体結晶のｃ軸方向に高い磁場をかけても大きな超電導
電流を流すことができるので電流を流せる領域が広くな
るため、できるだけ不可逆磁界Ｈirr の高い超電導材料
が望まれている。
Ｈc2以下で超電導状態を保っているが、不可逆磁界Ｈ
irr 以上の磁場では超電導体内の磁束が動いてしまって
抵抗を発生するので超電導電流を流せなくなってしま
う。この不可逆磁界Ｈirr とは超電導体の磁場特性であ
って、磁界を高めていった際に臨界電流密度Ｊc がゼロ
となる磁界であるが、不可逆磁界Ｈirr が高ければ超電
導体結晶のｃ軸方向に高い磁場をかけても大きな超電導
電流を流すことができるので電流を流せる領域が広くな
るため、できるだけ不可逆磁界Ｈirr の高い超電導材料
が望まれている。
【０００５】しかし、希土類系１２３超電導体における
液体窒素温度でのCuＯ2 面内の臨界電流密度Jcがゼロと
なる磁界（不可逆磁界Ｈirr ）は、これまでの報告では
良くても７〜８Ｔ(テスラ) 程度とされていた。ただ、最
近、Nd系１２３超電導体に高圧酸素処理で過剰な酸素を
導入するという特殊な工程を経て製造すると不可逆磁界
Ｈirr が更に向上するとの報告がなされた。しかるに、
高圧酸素処理の導入は超電導体の製造工程を煩雑化する
ばかりか、高圧酸素処理は単結晶（擬似単結晶を含む）
のようなサイズの大きな試料に対しては実際上実施する
ことができない処理であるため、不可逆磁界Ｈirr の適
切な向上手段を見出せないことが希土類系１２３超電導
体の広範な実用を阻む障害の１つとなっていた。
液体窒素温度でのCuＯ2 面内の臨界電流密度Jcがゼロと
なる磁界（不可逆磁界Ｈirr ）は、これまでの報告では
良くても７〜８Ｔ(テスラ) 程度とされていた。ただ、最
近、Nd系１２３超電導体に高圧酸素処理で過剰な酸素を
導入するという特殊な工程を経て製造すると不可逆磁界
Ｈirr が更に向上するとの報告がなされた。しかるに、
高圧酸素処理の導入は超電導体の製造工程を煩雑化する
ばかりか、高圧酸素処理は単結晶（擬似単結晶を含む）
のようなサイズの大きな試料に対しては実際上実施する
ことができない処理であるため、不可逆磁界Ｈirr の適
切な向上手段を見出せないことが希土類系１２３超電導
体の広範な実用を阻む障害の１つとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明が目的としたのは、「高圧酸素処理により過剰な
酸素を導入する」等の面倒な処理工程を要することな
く、また単結晶（擬似単結晶を含む）のようなサイズの
大きな材料であっても容易に高い不可逆磁界Ｈirrが確
保される希土類系１２３超電導体の安定提供手段を確立
することである。
本発明が目的としたのは、「高圧酸素処理により過剰な
酸素を導入する」等の面倒な処理工程を要することな
く、また単結晶（擬似単結晶を含む）のようなサイズの
大きな材料であっても容易に高い不可逆磁界Ｈirrが確
保される希土類系１２３超電導体の安定提供手段を確立
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、「希土類
系１２３超電導体において、 原子価が３価である希土類
元素の一部を原子価が２価のCaで置換して系を僅かにオ
−バ−ド−プ気味にすると、 キャリア密度が高まって不
可逆磁界Ｈirr が向上する」との新しい知見を得ること
ができた。
記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、「希土類
系１２３超電導体において、 原子価が３価である希土類
元素の一部を原子価が２価のCaで置換して系を僅かにオ
−バ−ド−プ気味にすると、 キャリア密度が高まって不
可逆磁界Ｈirr が向上する」との新しい知見を得ること
ができた。
【０００８】本発明は、上記知見事項等を基に完成され
たものであり、次の項〜項に示すCa置換希土類系１
２３超電導体を提供するものである。 化学式がＲＥBa2Cu3Ｏ7-d ( 但しＲＥは希土類元
素）で表される希土類系１２３超電導体のＲＥの一部が
Caで置換されて成ることを特徴とする、ｃ軸方向に磁界
を印加した場合の温度７７Ｋ（液体窒素温度）での不可
逆磁界が１０Ｔ以上であるCa置換希土類系１２３超電導
体。 ＲＥがLa，Nd，Sm，Gd，Euの１種以上である、前記
項記載のCa置換希土類系１２３超電導体。 化学式がＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で表さ
れ、そのｘ及びｙの値がそれぞれ０＜ｘ≦0.1 ，０≦ｙ
＜0.1 の条件を満たして成る、前記項又は項記載の
Ca置換希土類系１２３超電導体。 化学式がＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で表さ
れ、そのｘ及びｙの値がそれぞれ0.01≦ｘ≦0.05，０≦
ｙ＜0.1 の条件を満たして成る、前記項又は項記載
のCa置換希土類系１２３超電導体。 前記乃至項の何れかに記載のCa置換希土類系１
２３超電導体の結晶粒が超電導体を構成する物質全体の
体積の６０％以上を占めて成る、Ca置換希土類系１２３
超電導体。
たものであり、次の項〜項に示すCa置換希土類系１
２３超電導体を提供するものである。 化学式がＲＥBa2Cu3Ｏ7-d ( 但しＲＥは希土類元
素）で表される希土類系１２３超電導体のＲＥの一部が
Caで置換されて成ることを特徴とする、ｃ軸方向に磁界
を印加した場合の温度７７Ｋ（液体窒素温度）での不可
逆磁界が１０Ｔ以上であるCa置換希土類系１２３超電導
体。 ＲＥがLa，Nd，Sm，Gd，Euの１種以上である、前記
項記載のCa置換希土類系１２３超電導体。 化学式がＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で表さ
れ、そのｘ及びｙの値がそれぞれ０＜ｘ≦0.1 ，０≦ｙ
＜0.1 の条件を満たして成る、前記項又は項記載の
Ca置換希土類系１２３超電導体。 化学式がＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で表さ
れ、そのｘ及びｙの値がそれぞれ0.01≦ｘ≦0.05，０≦
ｙ＜0.1 の条件を満たして成る、前記項又は項記載
のCa置換希土類系１２３超電導体。 前記乃至項の何れかに記載のCa置換希土類系１
２３超電導体の結晶粒が超電導体を構成する物質全体の
体積の６０％以上を占めて成る、Ca置換希土類系１２３
超電導体。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る超電導体を構成する
ＲＥ（希土類元素）としては、イオン半径が近似してい
てCaと置換しやすいLa，Nd，Sm，GdあるいはEuが製造性
や性能の点で好適であると言える。
ＲＥ（希土類元素）としては、イオン半径が近似してい
てCaと置換しやすいLa，Nd，Sm，GdあるいはEuが製造性
や性能の点で好適であると言える。
【００１０】なお、Ca置換によって希土類系１２３超電
導体の系がオ−バ−ド−プに転じると超電導転移温度Ｔ
c が低下するため、この点を考慮すればCa置換量の上限
を規制するのが良い。つまり、希土類系１２３超電導体
ではBaの一部もＲＥ（希土類元素）と置換しがちである
ため、Ca置換希土類系１２３超電導体を化学式ＲＥ
1-X+y Cax Ba2-yCu3 Ｏ7-d で表した場合、Ca置換量ｘ
を「０＜ｘ≦0.1 」に、好ましくは「0.01≦ｘ≦0.05」
に調整して７７Ｋ以上の超電導転移温度Ｔc が安定確保
されるようにするのが良い。また、ＲＥと置換するBaの
量ｙは「０≦ｙ＜0.1 」の間に、好ましくは0.05まで
に、更に好ましくは0.02までに抑えるのが良い。
導体の系がオ−バ−ド−プに転じると超電導転移温度Ｔ
c が低下するため、この点を考慮すればCa置換量の上限
を規制するのが良い。つまり、希土類系１２３超電導体
ではBaの一部もＲＥ（希土類元素）と置換しがちである
ため、Ca置換希土類系１２３超電導体を化学式ＲＥ
1-X+y Cax Ba2-yCu3 Ｏ7-d で表した場合、Ca置換量ｘ
を「０＜ｘ≦0.1 」に、好ましくは「0.01≦ｘ≦0.05」
に調整して７７Ｋ以上の超電導転移温度Ｔc が安定確保
されるようにするのが良い。また、ＲＥと置換するBaの
量ｙは「０≦ｙ＜0.1 」の間に、好ましくは0.05まで
に、更に好ましくは0.02までに抑えるのが良い。
【００１１】ところで、希土類系１２３超電導体では、
化学式ＲＥBa2Cu3Ｏ7-d で表される物質の結晶粒が超電
導体構成物質の主体（体積率で約６０％以上）を占め、
その粒間が十分に強く結合しておればＲＥBa2Cu3Ｏ7-d
に相当する超電導特性を維持し得ることが分かっていた
が、本発明に係る“Ca置換希土類系１２３超電導体”に
おいても、「化学式ＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で
表される物質の結晶粒が超電導体を構成する物質全体の
６０％（体積率）以上を占めるならば超電導体全体とし
ても当該ＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d に相当する超
電導特性の維持が可能である」ということが第２相とし
てＲＥBa2Cu3Ｏ5 ( ２１１相）を多量に（最大４０％ま
で）含む擬似単結晶等についての多くの実験結果から明
らかとなった。
化学式ＲＥBa2Cu3Ｏ7-d で表される物質の結晶粒が超電
導体構成物質の主体（体積率で約６０％以上）を占め、
その粒間が十分に強く結合しておればＲＥBa2Cu3Ｏ7-d
に相当する超電導特性を維持し得ることが分かっていた
が、本発明に係る“Ca置換希土類系１２３超電導体”に
おいても、「化学式ＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で
表される物質の結晶粒が超電導体を構成する物質全体の
６０％（体積率）以上を占めるならば超電導体全体とし
ても当該ＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d に相当する超
電導特性の維持が可能である」ということが第２相とし
てＲＥBa2Cu3Ｏ5 ( ２１１相）を多量に（最大４０％ま
で）含む擬似単結晶等についての多くの実験結果から明
らかとなった。
【００１２】上記本発明に係るCa置換希土類系１２３超
電導体は、原料にCaを混入する点が付加されるものの、
これまでに知られている希土類系１２３超電導体製造手
段の何れによっても製造することができ、「高圧酸素処
理により過剰な酸素を導入する」といった手立てを採る
ことなく合成のままで１０Ｔ以上の不可逆磁界Ｈirrが
確保される（Nd系，Sm系では１２Ｔ以上の不可逆磁界Ｈ
irr を確保することも容易である）。従って、高圧酸素
処理が困難なサイズの大きい単結晶（擬似単結晶を含
む）に対しても高い不可逆磁界Ｈirr を付与することが
できることから、本発明に係るCa置換希土類系１２３超
電導体は、溶融法やＴＳＦＺ法等といった銅酸化物単結
晶（擬似単結晶を含む）の育成技術で製造されたものが
実用面からして一層有利であると考えられる。
電導体は、原料にCaを混入する点が付加されるものの、
これまでに知られている希土類系１２３超電導体製造手
段の何れによっても製造することができ、「高圧酸素処
理により過剰な酸素を導入する」といった手立てを採る
ことなく合成のままで１０Ｔ以上の不可逆磁界Ｈirrが
確保される（Nd系，Sm系では１２Ｔ以上の不可逆磁界Ｈ
irr を確保することも容易である）。従って、高圧酸素
処理が困難なサイズの大きい単結晶（擬似単結晶を含
む）に対しても高い不可逆磁界Ｈirr を付与することが
できることから、本発明に係るCa置換希土類系１２３超
電導体は、溶融法やＴＳＦＺ法等といった銅酸化物単結
晶（擬似単結晶を含む）の育成技術で製造されたものが
実用面からして一層有利であると考えられる。
【００１３】以下、本発明を実施例によって説明する。
【実施例】ＴＳＦＺ法によってCa置換量ｘが 0（Ca置換
なし), 0.01, 0.02, 0.05 並びに0.10である Nd1-X+yCa
x Ba2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶を育成した。
即ち、まず、 Nd2Ｏ3 ，CuＯ，BaＣＯ3 及びCaＣＯ3 の
原料粉を上記成分比率となるように配合してから焼成と
粉砕・混合を繰り返した後、これをホットプレス法によ
り直径４mmの棒状に成型・焼結して単結晶育成の母材料
とした。次に、この母材料と、溶媒(Nd1-XCax Ba2Cu3Ｏ
7 ： Ba3Cu10Ｏ13＝ 15 ： 85 の混合材料）と、種結晶
（NdBa2Cu3Ｏ7-d ）とを用い、Ar：Ｏ2 ＝1000：１の混
合ガス雰囲気中での浮遊帯域溶融により上記の単結晶を
得た。そして、育成したそれぞれの単結晶から直方体の
試料を切り出した後、酸素気流中にて３２０℃で２週間
の酸素アニ−ルを行った。
なし), 0.01, 0.02, 0.05 並びに0.10である Nd1-X+yCa
x Ba2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶を育成した。
即ち、まず、 Nd2Ｏ3 ，CuＯ，BaＣＯ3 及びCaＣＯ3 の
原料粉を上記成分比率となるように配合してから焼成と
粉砕・混合を繰り返した後、これをホットプレス法によ
り直径４mmの棒状に成型・焼結して単結晶育成の母材料
とした。次に、この母材料と、溶媒(Nd1-XCax Ba2Cu3Ｏ
7 ： Ba3Cu10Ｏ13＝ 15 ： 85 の混合材料）と、種結晶
（NdBa2Cu3Ｏ7-d ）とを用い、Ar：Ｏ2 ＝1000：１の混
合ガス雰囲気中での浮遊帯域溶融により上記の単結晶を
得た。そして、育成したそれぞれの単結晶から直方体の
試料を切り出した後、酸素気流中にて３２０℃で２週間
の酸素アニ−ルを行った。
【００１４】次に、上記直方体試料について不可逆磁界
Ｈirr の評価を行った。そして、まず、ｘ＝0.02（Ca置
換量が２％）の Nd1-X+yCax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d（ｙ＝0.0
05 ）単結晶試料について磁化測定を行い、ビ−ンモデ
ルに従って臨界電流密度の磁場依存性を測定して１００
Ａ/cm2の基準で12.2Ｔの不可逆磁界を有することが確認
された。
Ｈirr の評価を行った。そして、まず、ｘ＝0.02（Ca置
換量が２％）の Nd1-X+yCax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d（ｙ＝0.0
05 ）単結晶試料について磁化測定を行い、ビ−ンモデ
ルに従って臨界電流密度の磁場依存性を測定して１００
Ａ/cm2の基準で12.2Ｔの不可逆磁界を有することが確認
された。
【００１５】即ち、図１及び図２は、ｘ＝０（Ca置換な
し）並びにｘ＝0.02（Ca置換量が２％）の Nd1-X+yCax
Ba2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶における不可逆
磁界Ｈirr を評価するために作製した「ｃ軸方向に印加
した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との関係図」であり、
液体窒素温度（７７Ｋ）でのデ−タである。なお、図２
は、臨界電流密度Ｊc の変化点がより明瞭化するように
臨界電流密度Ｊc 軸を対数目盛で示したものである。こ
れら図１及び図２からも、Ca置換なしのNd系１２３超電
導体では不可逆磁界Ｈirr が８Ｔ程度であるのに対し
て、２％Ca置換したもの（ｘ＝0.02）は高圧酸素処理な
しに不可逆磁界Ｈirr が１２Ｔ以上程度にまで向上して
いることを確認できる。これは、Ca置換によって１２Ｔ
以上程度までの磁場中でも使用可能な超電導体が得られ
たことを示すものである。
し）並びにｘ＝0.02（Ca置換量が２％）の Nd1-X+yCax
Ba2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶における不可逆
磁界Ｈirr を評価するために作製した「ｃ軸方向に印加
した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との関係図」であり、
液体窒素温度（７７Ｋ）でのデ−タである。なお、図２
は、臨界電流密度Ｊc の変化点がより明瞭化するように
臨界電流密度Ｊc 軸を対数目盛で示したものである。こ
れら図１及び図２からも、Ca置換なしのNd系１２３超電
導体では不可逆磁界Ｈirr が８Ｔ程度であるのに対し
て、２％Ca置換したもの（ｘ＝0.02）は高圧酸素処理な
しに不可逆磁界Ｈirr が１２Ｔ以上程度にまで向上して
いることを確認できる。これは、Ca置換によって１２Ｔ
以上程度までの磁場中でも使用可能な超電導体が得られ
たことを示すものである。
【００１６】同様の手法により、Ca置換量ｘが 0（Ca置
換なし), 0.01, 0.05 及び0.10である Nd1-X+yCax Ba
2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶についてｃ軸方向
に磁界を印加した場合の各種温度における不可逆磁界Ｈ
irr を評価したが、その結果を図３にまとめて示す。こ
の図３からは、Ca置換量が0.05程度までであれば７７Ｋ
以下の温度での不可逆磁界Ｈirr の向上が認められる
が、それ以上のCa置換量では不可逆磁界Ｈirrは再度低
下する傾向にあることが分かる。ただ、Ca置換量ｘが0.
10のものでも、７０Ｋ程度以下の温度になるとCa置換に
よる不可逆磁界Ｈirr の向上効果が認められるようにな
る。
換なし), 0.01, 0.05 及び0.10である Nd1-X+yCax Ba
2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶についてｃ軸方向
に磁界を印加した場合の各種温度における不可逆磁界Ｈ
irr を評価したが、その結果を図３にまとめて示す。こ
の図３からは、Ca置換量が0.05程度までであれば７７Ｋ
以下の温度での不可逆磁界Ｈirr の向上が認められる
が、それ以上のCa置換量では不可逆磁界Ｈirrは再度低
下する傾向にあることが分かる。ただ、Ca置換量ｘが0.
10のものでも、７０Ｋ程度以下の温度になるとCa置換に
よる不可逆磁界Ｈirr の向上効果が認められるようにな
る。
【００１７】なお、７７Ｋでの不可逆磁界Ｈirr を比べ
ると、Ca置換なしのものは８Ｔ程度であるのに対してCa
置換量が0.01のものは１０Ｔ程度もに不可逆磁界Ｈirr
が向上していることを確認できる。また、前述した通
り、前記図１及び図２はCa置換量ｘが0.02のものは７７
Ｋでの不可逆磁界Ｈirr が１２Ｔ以上程度にまで向上し
ていることを示している。
ると、Ca置換なしのものは８Ｔ程度であるのに対してCa
置換量が0.01のものは１０Ｔ程度もに不可逆磁界Ｈirr
が向上していることを確認できる。また、前述した通
り、前記図１及び図２はCa置換量ｘが0.02のものは７７
Ｋでの不可逆磁界Ｈirr が１２Ｔ以上程度にまで向上し
ていることを示している。
【００１８】また、図４は、ＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3
Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）のCa置換量ｘと超電導転移温度Ｔ
c との関係を調査した結果であるが、ｘ値が0.1 程度ま
でであれば十分に液体窒素温度（７７Ｋ）以上の超電導
転移温度Ｔc を確保できることが分かる。
Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）のCa置換量ｘと超電導転移温度Ｔ
c との関係を調査した結果であるが、ｘ値が0.1 程度ま
でであれば十分に液体窒素温度（７７Ｋ）以上の超電導
転移温度Ｔc を確保できることが分かる。
【００１９】なお、以上は主として Nd1-X+yCax Ba2-y
Cu3 Ｏ7-d のデ−タについて示したが、ＲＥがその他の
La，Sm，Gd，Eu等の１種以上であるCa置換希土類系１２
３超電導体も同様の傾向を示すことは確認済である。
Cu3 Ｏ7-d のデ−タについて示したが、ＲＥがその他の
La，Sm，Gd，Eu等の１種以上であるCa置換希土類系１２
３超電導体も同様の傾向を示すことは確認済である。
【００２０】例えば、図５は、ＴＳＦＺ法によって育成
した後に酸素アニ−ルして得られたｘ値が0.02の Sm
1-X+yCax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶のデ
−タであるが、Ca置換なしのものでは不可逆磁界Ｈirr
は５Ｔ程度であるのに対して、ｘ＝0.02のCa置換体では
１２Ｔを十分に超える不可逆磁界Ｈirr を示しているこ
とが分かる。
した後に酸素アニ−ルして得られたｘ値が0.02の Sm
1-X+yCax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005 ）単結晶のデ
−タであるが、Ca置換なしのものでは不可逆磁界Ｈirr
は５Ｔ程度であるのに対して、ｘ＝0.02のCa置換体では
１２Ｔを十分に超える不可逆磁界Ｈirr を示しているこ
とが分かる。
【００２１】また、以上の結果が「化学式ＲＥ1-X+y Ca
x Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で表される物質の結晶粒が超電導体
を構成する物質全体の６０％以上を占め粒間が十分強く
結合している超電導体」においても同様に得られること
は、既に説明済である。
x Ba2-y Cu3 Ｏ7-d で表される物質の結晶粒が超電導体
を構成する物質全体の６０％以上を占め粒間が十分強く
結合している超電導体」においても同様に得られること
は、既に説明済である。
【００２２】
【発明の効果】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、実用化が困難な高圧酸素処理を用いることなくCa置
換のみで極めて高い不可逆磁界Ｈirr を有する希土類系
１２３超電導体を得ることができ、高温超電導体の実用
範囲拡大が可能になるなど、産業上有用な効果がもたら
される。
ば、実用化が困難な高圧酸素処理を用いることなくCa置
換のみで極めて高い不可逆磁界Ｈirr を有する希土類系
１２３超電導体を得ることができ、高温超電導体の実用
範囲拡大が可能になるなど、産業上有用な効果がもたら
される。
【図１】実施例で得られたNd系１２３超電導単結晶の
「ｃ軸方向に印加した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との
関係図」である。
「ｃ軸方向に印加した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との
関係図」である。
【図２】実施例で得られたNd系１２３超電導単結晶の
「ｃ軸方向に印加した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との
関係図」であり、臨界電流密度Ｊc 軸を対数目盛で示し
たものである。
「ｃ軸方向に印加した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との
関係図」であり、臨界電流密度Ｊc 軸を対数目盛で示し
たものである。
【図３】実施例で得られた各種Nd系１２３超電導単結晶
の「種々温度における不可逆磁界Ｈirr の評価結果」ま
とめて示した図である。
の「種々温度における不可逆磁界Ｈirr の評価結果」ま
とめて示した図である。
【図４】ＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ7-d （ｙ＝0.005
）超電導体のCa置換量ｘと超電導転移温度Ｔc との関
係を示した図である。
）超電導体のCa置換量ｘと超電導転移温度Ｔc との関
係を示した図である。
【図５】実施例で調査したSm系１２３超電導単結晶の
「ｃ軸方向に印加した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との
関係図」である。
「ｃ軸方向に印加した外部磁界と臨界電流密度Ｊc との
関係図」である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 加藤 勲
東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法
人国際超電導産業技術研究センタ−超電導
工学研究所内
(72)発明者 腰塚 直己
東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法
人国際超電導産業技術研究センタ−超電導
工学研究所内
Ｆターム(参考） 4G047 JA02 JB03 JC02 KB01
4G077 AA02 BC53 CE03 EA06 EC08
FE03 HA08
5G321 AA01 AA02 BA01 BA03 CA04
DB28
Claims (5)
- 【請求項１】 化学式がＲＥBa2Cu3Ｏ7-d ( 但しＲＥは
希土類元素）で表される希土類系１２３超電導体のＲＥ
の一部がCaで置換されて成ることを特徴とする、ｃ軸方
向に磁界を印加した場合の温度７７Ｋでの不可逆磁界が
１０Ｔ以上であるCa置換希土類系１２３超電導体。 - 【請求項２】 ＲＥがLa，Nd，Sm，Gd，Euの１種以上で
ある、請求項１記載のCa置換希土類系１２３超電導体。 - 【請求項３】 化学式がＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ
7-d で表され、そのｘ及びｙの値がそれぞれ０＜ｘ≦0.
1 ，０≦ｙ＜0.1 の条件を満たして成る、請求項１又は
請求項２記載のCa置換希土類系１２３超電導体。 - 【請求項４】 化学式がＲＥ1-X+y Cax Ba2-y Cu3 Ｏ
7-d で表され、そのｘ及びｙの値がそれぞれ0.01≦ｘ≦
0.05，０≦ｙ＜0.1 の条件を満たして成る、請求項１又
は請求項２記載のCa置換希土類系１２３超電導体。 - 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載のCa置換
希土類系１２３超電導体の結晶粒が超電導体を構成する
物質全体の体積の６０％以上を占めて成る、Ca置換希土
類系１２３超電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001286626A JP4794095B2 (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Ｃａ置換希土類系１２３超電導単結晶体 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001286626A JP4794095B2 (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Ｃａ置換希土類系１２３超電導単結晶体 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003095652A true JP2003095652A (ja) | 2003-04-03 |
| JP4794095B2 JP4794095B2 (ja) | 2011-10-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001286626A Expired - Fee Related JP4794095B2 (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Ｃａ置換希土類系１２３超電導単結晶体 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109943890A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-28 | 上海交通大学 | 一种利用新型前驱体组分生长rebco高温超导晶体的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01257159A (ja) * | 1988-04-04 | 1989-10-13 | Mitsubishi Kasei Corp | 酸化物超伝導材料 |
| JPH0230618A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 酸化物高温超電導体 |
| JPH0337117A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-18 | Sharp Corp | 酸化物超伝導体材料 |
| JP2763075B2 (ja) * | 1989-07-07 | 1998-06-11 | 財団法人国際超電導産業技術研究センター | 酸化物超電導体 |
| JP2000086240A (ja) * | 1998-09-14 | 2000-03-28 | Agency Of Ind Science & Technol | Ｃｕ系高温超伝導材料 |
| JP2002326817A (ja) * | 2001-03-01 | 2002-11-12 | Internatl Superconductivity Technology Center | 酸化物超電導体およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-09-20 JP JP2001286626A patent/JP4794095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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| CN109943890A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-28 | 上海交通大学 | 一种利用新型前驱体组分生长rebco高温超导晶体的方法 |
| CN109943890B (zh) * | 2019-03-21 | 2021-02-12 | 上海交通大学 | 一种利用前驱体组分生长rebco高温超导晶体的方法 |
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|---|---|
| JP4794095B2 (ja) | 2011-10-12 |
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