JP2009238557A - 酸化物超電導体およびその製造方法。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板12と、この基板12上に形成され、結晶粒の<001>方向が前記基板に略垂直に配向し、隣接する結晶粒同士の(100)面が互いに0度以上4度以下または86度以上90度以下の傾角をなすよう配向する高い結晶性の酸化物超電導膜14を備え、酸化物超電導膜14が基板に略平行に積層される複数の高密度磁場捕捉層14a、cと、高密度磁場捕捉層14a、c間に挟まれる低密度磁場捕捉層14bとで形成される積層構造を有し、高密度磁場捕捉層14a、cの基板12に水平な断面における平均粒界幅が80nm以下であり、かつ、この平均粒界幅が低密度磁場捕捉層14bの基板12に水平な断面における平均粒界幅よりも小さいことを特徴とする酸化物超電導体10およびその製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施の形態の酸化物超電導体は、基板と、この基板上に形成され、結晶粒の<001>方向が基板に略垂直に配向し、隣接する結晶粒同士の(100)面が互いに0度以上4度以下または86度以上90度以下の傾角をなすよう配向する高い結晶性の酸化物超電導膜を備えている。そして、酸化物超電導膜が基板に略平行に積層される複数の高密度磁場捕捉層と、これらの高密度磁場捕捉層間に挟まれる低密度磁場捕捉層とで形成される積層構造を有している。そして、高密度磁場捕捉層の基板に水平な断面における平均粒界幅が80nm以下であり、かつ、平均粒界幅が低密度磁場捕捉層の基板に水平な断面における平均粒界幅よりも小さいことを特徴とする。
EN<EG (2a)
が成り立つことが分かり、粒子の成長時にn個の面で結合が行なわれる場合のエネルギー放出量をEGnと表す場合、
EN<EG1<EG2<EG3<EG4 (2b)
であることは少なくとも分かる。
W=(SG,SN) (3a)
として記述することも可能であるが、前述の比であるSG/(SG+SN)を一つの変数とみなして、
W=(SG/(SG+SN))=(r) (3b)
と記述することも可能であり、r=SG/(SG+SN)とすれば単純に上記(3b)の右項のように記述することも可能である。任意のエネルギーExにおけるWは、図7に示すようにゼロからExまでRNとRGnを積分した値による関数となる。SNが多いほどWは小さくなり、SGが大きいとWは大きな値になる。
本発明の第2の実施の形態の酸化物超電導体の製造方法は、イットリウムおよびランタノイド族(ただしセリウム、プラセオジウム、プロメシウム、ルテチウムを除く)からなる群より選択される少なくとも1種の金属と、バリウムと、銅とが混合されたフルオロカルボン酸塩メタノール溶液をコーティング溶液として準備し、コーティング溶液を基板上に塗布してゲル膜を形成し、ゲル膜に仮焼を行い仮焼膜を形成し、仮焼膜に、熱処理中に高ガス流量条件から低ガス流量条件その後の高ガス流量条件とガス流量を2回以上変化させる本焼と、酸素アニールを行うことにより仮焼膜を酸化物とすることを特徴とする。本焼時に、加湿量にかえてガス流量を変化させること以外は、第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
まず、酸化物超電導膜中の低傾角粒界幅と超電導特性との関係を明らかにする予備実験を行った。Y(OCOCH3)3、Ba(OCOCH3)2、Cu(OCOCH3)2の各水和物の粉末をそれぞれイオン交換水中に溶解し、それぞれ反応等モル量のCF3COOHと混合および攪拌を行い、金属イオンモル比1:2:3で混合を行うことにより混合溶液を得た。得られた混合溶液はナス型フラスコ中に入れ、ロータリーエバポレータ中減圧下で反応および精製を12時間行ない半透明青色のゲルまたはゾルを得た。
本焼時に加湿量を変更し、粒子成長の変化を評価した。まず、Y(OCOCH3)3、Ba(OCOCH3)2、Cu(OCOCH3)2の各水和物の粉末をそれぞれイオン交換水中に溶解し、それぞれ反応等モル量のCF3COOHと混合および攪拌を行い、金属イオンモル比1:2:3で混合を行うことにより混合溶液を得た。得られた混合溶液はナス型フラスコ中に入れ、ロータリーエバポレータ中減圧下で反応および精製を12時間行ない半透明青色のゲルまたはゾルを得た。
本焼中に高加湿条件から低加湿条件その後の高加湿条件と加湿量を2回変化させて、超電導体を作成し超電導特性を評価した。まず、Y(OCOCH3)3、Ba(OCOCH3)2、Cu(OCOCH3)2の各水和物の粉末をそれぞれイオン交換水中に溶解し、それぞれ反応等モル量のCF3COOHと混合および攪拌を行い、金属イオンモル比1:2:3で混合を行うことにより混合溶液を得た。得られた混合溶液はナス型フラスコ中に入れ、ロータリーエバポレータ中減圧下で反応および精製を12時間行ない半透明青色のゲルまたはゾルを得た。
本焼中に高ガス流量条件から低ガス流量条件その後の高ガス流量条件とガス流量を2回変化させて、超電導体を作成し超電導特性を評価した。まず、Y(OCOCH3)3、Ba(OCOCH3)2、Cu(OCOCH3)2の各水和物の粉末をそれぞれイオン交換水中に溶解し、それぞれ反応等モル量のCF3COOHと混合および攪拌を行い、金属イオンモル比1:2:3で混合を行うことにより混合溶液を得た。得られた混合溶液はナス型フラスコ中に入れ、ロータリーエバポレータ中減圧下で反応および精製を12時間行ない半透明青色のゲルまたはゾルを得た。
本焼中に高加湿条件→低加湿条件→高加湿条件→低加湿条件→高加湿条件と加湿量を4回変化させ、各条件の時間をパラメータとして、高密度磁場捕捉層の全体に占める割合が変化した超電導体を作成し超電導特性を評価した。まず、Y(OCOCH3)3、Ba(OCOCH3)2、Cu(OCOCH3)2の各水和物の粉末をそれぞれイオン交換水中に溶解し、それぞれ反応等モル量のCF3COOHと混合および攪拌を行い、金属イオンモル比1:2:3で混合を行うことにより混合溶液を得た。得られた混合溶液はナス型フラスコ中に入れ、ロータリーエバポレータ中減圧下で反応および精製を12時間行ない半透明青色のゲルまたはゾルを得た。
12 基板
12a 金属基材
12b 酸化物配向中間層
14 酸化物超電導膜
14a、14c 高密度磁場捕捉層
14b 低密度磁場捕捉層
Claims (13)
- 基板と、
前記基板上に形成され、結晶粒の<001>方向が前記基板に略垂直に配向し、隣接する前記結晶粒同士の(100)面が互いに0度以上4度以下または86度以上90度以下の傾角をなすよう配向する高い結晶性の酸化物超電導膜を備え、
前記酸化物超電導膜が、前記基板に略平行に積層される複数の高密度磁場捕捉層と、前記高密度磁場捕捉層間に挟まれる低密度磁場捕捉層とで形成される積層構造を有し、
前記高密度磁場捕捉層の前記基板に水平な断面における平均粒界幅が80nm以下であり、かつ、前記平均粒界幅が前記低密度磁場捕捉層の前記基板に水平な断面における平均粒界幅よりも小さいことを特徴とする酸化物超電導体。 - 前記酸化物超電導膜中、前記高密度磁場捕捉層の占める割合が60体積%以上であることを特徴とする請求項1記載の酸化物超電導体。
- 前記酸化物超電導膜が、イットリウムおよびランタノイド族(ただしセリウム、プラセオジウム、プロメシウム、ルテチウムを除く)からなる群より選択される少なくとも1種の金属と、バリウムと、銅とを含む酸化物であることを特徴とする請求項1記載の酸化物超電導体。
- 前記酸化物超電導膜中に炭素が3×1019atoms/cc以上、フッ素が5×1017atoms/cc以上含有されることを特徴とする請求項1記載の酸化物超電導体。
- 前記基板が金属基材と、前記金属基材上の酸化物配向中間層で形成され、
前記酸化物配向中間層が、LaAlO3、NdGaO3、Al2O3、SrTiO3、CeO2、Y強化ZrO2、Y2O3、Gd2Zr2O7、BaZrO3、BaZnO3からなる群より選択される少なくとも1種の酸化物であることを特徴とする請求項1記載の酸化物超電導体。 - 前記金属基材がNi−Co−Cr合金またはNi−W合金であることを特徴とする請求項5記載の酸化物超電導体。
- イットリウムおよびランタノイド族(ただしセリウム、プラセオジウム、プロメシウム、ルテチウムを除く)からなる群より選択される少なくとも1種の金属と、バリウムと、銅とが混合されたフルオロカルボン酸塩メタノール溶液をコーティング溶液として準備し、
前記コーティング溶液を基板上に塗布してゲル膜を形成し、
前記ゲル膜に仮焼を行い、仮焼膜を形成し、
前記仮焼膜に、熱処理中に加湿量を2回以上変化させる本焼と、酸素アニールを行うことにより前記仮焼膜を酸化物とすることを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。 - 前記本焼の際に、前記加湿量の最大値が最小値の3倍以上であることを特徴とする請求項7記載の酸化物超電導体の製造方法。
- 前記本焼の際に、前記加湿量の最大値が最小値の10倍以上であることを特徴とする請求項7記載の酸化物超電導体の製造方法。
- 前記本焼の際に、加湿量1.26%RH以上の条件での成膜量が、全成膜量の60体積%以上を占めることを特徴とする請求項7記載の酸化物超電導体の製造方法。
- 前記本焼の際に、加湿量1.26%RH以上の条件での成膜量が、全成膜量の90体積%以上を占めることを特徴とする請求項7記載の酸化物超電導体の製造方法。
- イットリウムおよびランタノイド族(ただしセリウム、プラセオジウム、プロメシウム、ルテチウムを除く)からなる群より選択される少なくとも1種の金属と、バリウムと、銅とが混合されたフルオロカルボン酸塩メタノール溶液をコーティング溶液として準備し、
前記コーティング溶液を基板上に塗布してゲル膜を形成し、
前記ゲル膜に仮焼を行い、仮焼膜を形成し、
前記仮焼膜に、熱処理中にガス流量を2回以上変化させる本焼と、酸素アニールを行うことにより前記仮焼膜を酸化物とすることを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。 - 前記本焼の際に、前記ガス流量の最大値が最小値の3倍以上であることを特徴とする請求項12記載の酸化物超電導体の製造方法。
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