JP2610030B2 - 酸化物系超電導体及びその製造方法 - Google Patents
酸化物系超電導体及びその製造方法Info
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、臨界電流密度（Jc）が大きく、且つその磁
場（Ｂ）依存性が小さい酸化物系超電導体及びその製造
方法に関するものである。
場（Ｂ）依存性が小さい酸化物系超電導体及びその製造
方法に関するものである。
一般式YBazCu3O7-z、LaBa2Cu3O7-z等の希土類元素、
アルカリ土金属、銅及び酸素からなる酸化物系超電導体
は、３層単位の層状ペロブスカイト構造を有していて、
臨界温度（Tc）が高く、その応用が期待されている。
アルカリ土金属、銅及び酸素からなる酸化物系超電導体
は、３層単位の層状ペロブスカイト構造を有していて、
臨界温度（Tc）が高く、その応用が期待されている。
前記酸化物系超電導体の製造方法としては、粉末法等
の固相法或いは共沈法、ゾル・ゲル法等の溶液法等が試
みられているが、従来固相法で製造された超電導体は、
臨界電流密度（Jc）が小さくて、102〜103A/cm2程度で
あり、溶液法で製造した場合も若干Jcが向上する程度で
しかなかった。更にJcの磁場（Ｂ）依存性が大きく、Ｂ
＝1TでJcの値が２桁以上減少してしまうという問題があ
った。
の固相法或いは共沈法、ゾル・ゲル法等の溶液法等が試
みられているが、従来固相法で製造された超電導体は、
臨界電流密度（Jc）が小さくて、102〜103A/cm2程度で
あり、溶液法で製造した場合も若干Jcが向上する程度で
しかなかった。更にJcの磁場（Ｂ）依存性が大きく、Ｂ
＝1TでJcの値が２桁以上減少してしまうという問題があ
った。
本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもの
であり、その目的とするところは、臨界電流密度（Jc）
が大きく、且つJcの磁場（Ｂ）依存性が小さい酸化物系
超電導体及びその製造方法を提供する事である。
であり、その目的とするところは、臨界電流密度（Jc）
が大きく、且つJcの磁場（Ｂ）依存性が小さい酸化物系
超電導体及びその製造方法を提供する事である。
本発明者は、一般式R1A2Cu3O7-z（R:希土類元素、A:
アルカリ土金属）の組成の酸化物系超電導体のCuの一部
を少量のIV a族遷移金属（Ｍ）で置換し、一般式R1A2Cu
3-yMyO7-z（10-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）なる組成に
する事により、高いJc値を持ち、且つ前記IV a族遷移金
属（Ｍ）が磁束の浸入に対する一種のピン止め効果を発
揮して、Jcの磁場（Ｂ）依存性が小さくなる事を見出し
て、本発明の完成に到ったものである。
アルカリ土金属）の組成の酸化物系超電導体のCuの一部
を少量のIV a族遷移金属（Ｍ）で置換し、一般式R1A2Cu
3-yMyO7-z（10-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）なる組成に
する事により、高いJc値を持ち、且つ前記IV a族遷移金
属（Ｍ）が磁束の浸入に対する一種のピン止め効果を発
揮して、Jcの磁場（Ｂ）依存性が小さくなる事を見出し
て、本発明の完成に到ったものである。
即ち本発明は、希土類元素、アルカリ土金属、銅及び
酸素からなる一般式R1A2Cu3O7-z（R:希土類元素、A:ア
ルカリ土金属）の組成の酸化物系超電導体のCuの一部を
ZrまたはHfで置換し、一般式R1A2Cu3-y（Zr、Hf）yO7-z
（10-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）なる組成とした事を
特徴とする酸化物系超電導体を第一の発明とするもので
ある。
酸素からなる一般式R1A2Cu3O7-z（R:希土類元素、A:ア
ルカリ土金属）の組成の酸化物系超電導体のCuの一部を
ZrまたはHfで置換し、一般式R1A2Cu3-y（Zr、Hf）yO7-z
（10-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）なる組成とした事を
特徴とする酸化物系超電導体を第一の発明とするもので
ある。
而して、前記ｙの値が10-5未満の場合は、ZrまたはHf
によるピン止め効果が不充分で、Jcが余り向上しなく、
又ｙの値が10-2を超えると、Jcの値が著しく低下するの
で、ｙの値は10-5〜10-2の範囲内にする必要がある。
によるピン止め効果が不充分で、Jcが余り向上しなく、
又ｙの値が10-2を超えると、Jcの値が著しく低下するの
で、ｙの値は10-5〜10-2の範囲内にする必要がある。
また、IV a族遷移金属（Ｍ）をピンニングセンターと
して有効に作用させる為には、これらを均一に分散させ
ると共に、その分布（間隔）が酸化物系超電導体のコヒ
ーレント長さ（１〜3nm程度）とほぼ同等となる様に、
これらの濃度を調整する必要があるが、本発明者等は共
沈法、ゾル・ゲル法、熱分解法等の溶液法により、均一
で微細な粉体を作り、これを焼結処理する事によって、
前記IV a族遷移金属（Ｍ）の分布を比較的容易にコント
ロール出来る事を見出したものである。
して有効に作用させる為には、これらを均一に分散させ
ると共に、その分布（間隔）が酸化物系超電導体のコヒ
ーレント長さ（１〜3nm程度）とほぼ同等となる様に、
これらの濃度を調整する必要があるが、本発明者等は共
沈法、ゾル・ゲル法、熱分解法等の溶液法により、均一
で微細な粉体を作り、これを焼結処理する事によって、
前記IV a族遷移金属（Ｍ）の分布を比較的容易にコント
ロール出来る事を見出したものである。
即ち本発明は、一般式Ｒ（N03）３、Ａ（N03）２及び
Cu（N03）２で示される希土類元素（Ｒ）、アルカリ土
金属（Ａ）及び銅の硝酸塩からなる水溶液に、一般式MO
（N03）２で示されるIV a族遷移金属（Ｍ）の硝酸塩を
添加して、溶液法により酸化物系超電導体の原料粉体を
作った後、該原料粉体を焼結処理する事を特徴とする一
般式R1A2Cu3-yMyO7-z（10-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）
なる組成の酸化物系超電導体の製造方法を、第二の発明
とするものである。
Cu（N03）２で示される希土類元素（Ｒ）、アルカリ土
金属（Ａ）及び銅の硝酸塩からなる水溶液に、一般式MO
（N03）２で示されるIV a族遷移金属（Ｍ）の硝酸塩を
添加して、溶液法により酸化物系超電導体の原料粉体を
作った後、該原料粉体を焼結処理する事を特徴とする一
般式R1A2Cu3-yMyO7-z（10-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）
なる組成の酸化物系超電導体の製造方法を、第二の発明
とするものである。
本発明において、IV a族遷移金属（Ｍ）としては、T
i、Zr、Hf等が挙げられる。
i、Zr、Hf等が挙げられる。
又希土類元素（Ｒ）としては、Ｙ、La、Ce、Nd、Sm、
Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等が挙げられる。更に
アルカリ土金属（Ａ）としては、Ba又はSrを用いた場合
に特に良好な超電導特性が得られる。
Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等が挙げられる。更に
アルカリ土金属（Ａ）としては、Ba又はSrを用いた場合
に特に良好な超電導特性が得られる。
本発明においては、一般式R1A2Cu3O7-z（R:希土類元
素、A:アルカリ土金属）の組成の酸化物系超電導体のCu
の一部を少量のZrまたはHfで置換する事によって、Zrま
たはHfが磁束の浸入に対する一種のピン止め効果を発揮
していて、その為にJcの磁場（Ｂ）依存性が小さくなっ
ている。更に本発明方法においては、希土類元素
（Ｒ）、アルカリ土金属（Ａ）及び銅の硝酸塩からなる
水溶液に、IV a族遷移金属（Ｍ）の硝酸塩を添加して、
溶液法により酸化物系超電導体の原料粉体を作った後、
該原料粉体を焼結処理して前記酸化物系超電導体を製造
しているので、IV a族遷移金属（Ｍ）がピンニングセン
ターとして有効に作用する様に、比較的容易にその分布
をコントロールする事が出来る。
素、A:アルカリ土金属）の組成の酸化物系超電導体のCu
の一部を少量のZrまたはHfで置換する事によって、Zrま
たはHfが磁束の浸入に対する一種のピン止め効果を発揮
していて、その為にJcの磁場（Ｂ）依存性が小さくなっ
ている。更に本発明方法においては、希土類元素
（Ｒ）、アルカリ土金属（Ａ）及び銅の硝酸塩からなる
水溶液に、IV a族遷移金属（Ｍ）の硝酸塩を添加して、
溶液法により酸化物系超電導体の原料粉体を作った後、
該原料粉体を焼結処理して前記酸化物系超電導体を製造
しているので、IV a族遷移金属（Ｍ）がピンニングセン
ターとして有効に作用する様に、比較的容易にその分布
をコントロールする事が出来る。
〔実施例１〕 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。原
料として、Ｙ、Ba、Cu及びTiの硝酸塩を用い、これらを
Ｙ（N03）３・6H2O、Ba（N03）２、Cu（N03）２・3H2O
及びTiO（N03）２のコル比が1:2:3−y:y（10-5≦ｙ≦10
-2）になる様に混合して、濃度0.1モル／の水溶液と
した。この水溶液を凍結後、乾燥し、粒径10μｍ程度の
粉体を得た。この粉体を、白金ルツボに入れて、大気中
で400℃に加熱して、充分に撹拌した後、750℃に加熱し
て仮焼成し、熱分解を充分に行なった後、室温迄冷却
し、自動乳鉢で粉砕して、粒径10μｍ程度にした。この
様にして得られた粉体を、厚さ2mm、幅2mm、長さ20mmの
ペレットに成形し、900℃、酸素フロー中で6hr焼結し、
超電導成形体を得た。
料として、Ｙ、Ba、Cu及びTiの硝酸塩を用い、これらを
Ｙ（N03）３・6H2O、Ba（N03）２、Cu（N03）２・3H2O
及びTiO（N03）２のコル比が1:2:3−y:y（10-5≦ｙ≦10
-2）になる様に混合して、濃度0.1モル／の水溶液と
した。この水溶液を凍結後、乾燥し、粒径10μｍ程度の
粉体を得た。この粉体を、白金ルツボに入れて、大気中
で400℃に加熱して、充分に撹拌した後、750℃に加熱し
て仮焼成し、熱分解を充分に行なった後、室温迄冷却
し、自動乳鉢で粉砕して、粒径10μｍ程度にした。この
様にして得られた粉体を、厚さ2mm、幅2mm、長さ20mmの
ペレットに成形し、900℃、酸素フロー中で6hr焼結し、
超電導成形体を得た。
この様にして得られたペレット１に、第１図に示す様
にセラソルダーを超音波ハンダゴテにて半田付けし、電
流電極2a、2b及び電圧電極3a、3bよりなる四端子の電極
とした。この様にして電極を形成したペレット１を液体
窒素中に浸漬して、外側の電流電極2a、2b間に電流を流
した際の電圧降下を、内側の電圧電極3a、3b間で測定す
る事により、臨界電流密度（Jc）を測定した。
にセラソルダーを超音波ハンダゴテにて半田付けし、電
流電極2a、2b及び電圧電極3a、3bよりなる四端子の電極
とした。この様にして電極を形成したペレット１を液体
窒素中に浸漬して、外側の電流電極2a、2b間に電流を流
した際の電圧降下を、内側の電圧電極3a、3b間で測定す
る事により、臨界電流密度（Jc）を測定した。
而して一般式R1A2Cu3-yMyO7-z（10-5≦ｙ≦10-2、０
＜ｚ＜0.5）なる組成におけるｙの値を変えた場合の臨
界電流密度（Jc）の変化を、外部磁場Hex（第１図にHex
の印加方向を矢印で示した）を印加した場合（Ｂ＝1T）
及び外部磁場Hexを印加しない場合（Ｂ＝0T）のそれぞ
れについて、第２図に示した。
＜ｚ＜0.5）なる組成におけるｙの値を変えた場合の臨
界電流密度（Jc）の変化を、外部磁場Hex（第１図にHex
の印加方向を矢印で示した）を印加した場合（Ｂ＝1T）
及び外部磁場Hexを印加しない場合（Ｂ＝0T）のそれぞ
れについて、第２図に示した。
第２図から明らかな様に、Ｂ＝0Tの場合は、Ti濃度
（ｙ）がｙ≦10-2を満足す範囲内では、臨界電流密度
（Jc）は103A/cm2程度の値が得られており、ｙの値によ
って大きな変化は認められない。一方Ｂ＝1Tの場合は、
Jcの値はｙ値によってかなり変化し、ｙ＝10-3付近にピ
ークを有している。即ち本発明の範囲内（10-5≦ｙ≦10
-2）では磁場によるJcの低下は比較的小さく、１桁台で
あるが、ｙ＝０即ち従来組成の酸化物系超電導体では、
磁場によるJcの低下が大きく、２桁以上低下している。
（ｙ）がｙ≦10-2を満足す範囲内では、臨界電流密度
（Jc）は103A/cm2程度の値が得られており、ｙの値によ
って大きな変化は認められない。一方Ｂ＝1Tの場合は、
Jcの値はｙ値によってかなり変化し、ｙ＝10-3付近にピ
ークを有している。即ち本発明の範囲内（10-5≦ｙ≦10
-2）では磁場によるJcの低下は比較的小さく、１桁台で
あるが、ｙ＝０即ち従来組成の酸化物系超電導体では、
磁場によるJcの低下が大きく、２桁以上低下している。
〔実施例２〕 実施例１と同様な水溶液を、霧状にして、液体窒素中
に吹き込んだ後、凍結乾燥し、粒径0.1μｍ程度の微細
な粉体を得た。この粉体を用いて、実施例１と同様な方
法で酸化物系超電導成形体のペレットを製造し、実施例
１と同様な方法で臨界電流密度（Jc）を測定したとこ
ろ、第２図に示したのとほぼ同様な結果が得られた。
に吹き込んだ後、凍結乾燥し、粒径0.1μｍ程度の微細
な粉体を得た。この粉体を用いて、実施例１と同様な方
法で酸化物系超電導成形体のペレットを製造し、実施例
１と同様な方法で臨界電流密度（Jc）を測定したとこ
ろ、第２図に示したのとほぼ同様な結果が得られた。
〔実施例３〕 実施例１と同様な方法で、水溶液を凍結後、乾燥して
得られた粉体をプラズマ中に投入し、前記乾燥粉体を個
々に仮焼成した。この様にして得られた粉体を用いて、
実施例１と同様な方法で酸化物系超電導成形体のペレッ
トを製造し、実施例１と同様な方法で臨界電流密度
（Jc）を測定した。その結果Ｂ＝0Tの場合は、Ti濃度
（ｙ）＝０で臨界電流密度（Jc）は3.2×103A/cm2とな
り、Ｂ＝1Tの場合は、Jcの値はｙ＝２×10-4付近にピー
クを有していて、1.1×103A/cm2となった。
得られた粉体をプラズマ中に投入し、前記乾燥粉体を個
々に仮焼成した。この様にして得られた粉体を用いて、
実施例１と同様な方法で酸化物系超電導成形体のペレッ
トを製造し、実施例１と同様な方法で臨界電流密度
（Jc）を測定した。その結果Ｂ＝0Tの場合は、Ti濃度
（ｙ）＝０で臨界電流密度（Jc）は3.2×103A/cm2とな
り、Ｂ＝1Tの場合は、Jcの値はｙ＝２×10-4付近にピー
クを有していて、1.1×103A/cm2となった。
〔実施例４〕 IV a族遷移金属（Ｍ）の硝酸塩として、ZrO（N03）２
を用いた以外は実施例１と同様な方法で、酸化物系超電
導成形体のペレットを製造し、実施例１と同様な方法で
臨界電流密度（Jc）を測定した。その結果Ｂ＝0Tの場合
は、Zr濃度（ｙ）＝０で臨界電流密度（Jc）は1.5×103
A/cm2となり、Ｂ＝1Tの場合は、Jcの値はｙ＝10-4付近
にピークを有していて、6.5×101A/cm2となった。
を用いた以外は実施例１と同様な方法で、酸化物系超電
導成形体のペレットを製造し、実施例１と同様な方法で
臨界電流密度（Jc）を測定した。その結果Ｂ＝0Tの場合
は、Zr濃度（ｙ）＝０で臨界電流密度（Jc）は1.5×103
A/cm2となり、Ｂ＝1Tの場合は、Jcの値はｙ＝10-4付近
にピークを有していて、6.5×101A/cm2となった。
本発明による酸化物系超電導体は、臨界電流密度
（Jc）が大きく、且つJcの磁場（Ｂ）依存性が小さい等
工業上顕著な効果を奏するものである。
（Jc）が大きく、且つJcの磁場（Ｂ）依存性が小さい等
工業上顕著な効果を奏するものである。
第１図はペレットへの電極の形成を示す説明図、第２図
はCuの一部をTiで置換した場合におけるJcのTi濃度依存
性を示す説明図である。 １……ペレット、2a、2b……電流電極、3a、3b……電圧
電極。
はCuの一部をTiで置換した場合におけるJcのTi濃度依存
性を示す説明図である。 １……ペレット、2a、2b……電流電極、3a、3b……電圧
電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｂ 12/00 ＺＡＡ Ｃ０４Ｂ 35/00 ＺＡＡＫ (73)特許権者 999999999 電源開発株式会社 東京都中央区銀座６丁目15番１号 (72)発明者 三村 正直 神奈川県横浜市西区岡野２―４―３ 古 河電気工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 田中 靖三 神奈川県横浜市西区岡野２―４―３ 古 河電気工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 岡庭 潔 東京都調布市西つつじケ丘２―４―１ 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 高橋 宏郎 宮城県仙台市中山７―２―１ 東北電力 株式会社総合研究所内 (72)発明者 小川 潔 北海道札幌市豊平区里塚461―６ 北海 道電力株式会社総合研究所内 (72)発明者 安田 正史 東京都中央区銀座６―15―１ 電源開発 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−291817（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】希土類元素、アルカリ土金属、銅及び酸素
からなる一般式R1A2Cu3O7-z（R:希土類元素、A:アルカ
リ土金属）の組成の酸化物系超電導体のCuの一部をZrま
たはHfで置換し、一般式R1A2Cu3-y（Zr、Hf）yO7-z（10
-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）なる組成にした事を特徴
とする酸化物系超電導体。 - 【請求項２】一般式Ｒ（NO3）３、Ａ（NO3）２及びCu
（NO3）２で示される希土類元素（Ｒ）、アルカリ土金
属（Ａ）及び銅の硝酸塩からなる水溶液に、一般式MO
（NO3）２で示されるIV a族遷移金属（Ｍ）の硝酸塩を
添加して、溶液法により酸化物系超電導体の原料粉体を
作った後、該原料粉体を焼結処理する事を特徴とする一
般式R1A2Cu3-yMyO7-z（10-5≦ｙ≦10-2、０＜ｚ＜0.5）
なる組成の酸化物系超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001536A JP2610030B2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 酸化物系超電導体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001536A JP2610030B2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 酸化物系超電導体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179719A JPH01179719A (ja) | 1989-07-17 |
| JP2610030B2 true JP2610030B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=11504245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63001536A Expired - Lifetime JP2610030B2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 酸化物系超電導体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610030B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0760354B1 (en) * | 1991-03-22 | 2001-09-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal oxide material |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291817A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Toshiba Corp | 酸化物超電導体 |
-
1988
- 1988-01-07 JP JP63001536A patent/JP2610030B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01179719A (ja) | 1989-07-17 |
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