JP2625280B2 - 酸化物超電導材料の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導材料の製造方法Info
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Description
よびその製造方法に関するものであり、特にTl−Ba
−Ca−Cu−O系超電導材料およびその製造方法に関
するものである。
−O系、およびTl−Ba−Ca−Cu−O系超電導体
が発見され、臨界温度(Tc)が100K以上になっ
た。その後、数多くの研究がなされ、Tl2 Ba2 Ca
2 Cu3 O10(Tc =125K)、TlBa2 Ca3 C
u4 O11(Tc=122K)などの120K以上の臨界
温度を有する超電導材料が開発された。
K以上の臨界温度を有する、Tl2 Ba2 Ca2 Cu3
O10(2223相)およびTlBa2 Ca3 Cu4 O11
(1234相)は、それぞれ125K、および122K
でゼロ抵抗を示すが、その製造方法は微妙であり、再現
性よく125K以上で超電導性を示す材料を製造するこ
とは困難であった。
す2223相の超電導材料およびその製造方法を提供す
ることを目的としている。
材料の製造方法は、組成式が、 T1xBa2CayCu3Oz (ここで、x,yおよびzは、1.5≦X≦2.0、
2.0≦y≦2.5、x+y=4.0、9.0≦z≦1
1.0を満たす関係である。) を満たす酸化物超電導材料を製造する方法であり、組成
式を満たす配合割合となるように原料粉末を混合する工
程と、混合粉末を酸素気流中または大気中で焼結し焼結
体とする工程と、焼結体を密閉した雰囲気中で700℃
〜800℃で10時間以上焼鈍する工程とを備えてい
る。
する時間は10時間以上であるが、好ましくは10〜5
00時間である。
00℃で焼鈍している。焼鈍することによって、試料内
の原子の拡散が起こっていると考えられる。この発明で
焼鈍の温度を700℃以上としているのは、700℃未
満の温度では、充分に原子の拡散が起こらず臨界温度が
あまり上昇しないからである。一方、800℃を超える
焼鈍温度では、試料内のT1原子の蒸発が大きくなり超
電導性を担っている2223相が分解してしまう。また
焼鈍時間が長すぎるとやはりT1原子の蒸発が大きくな
り、2223相が分解してしまう。
5K以上で超電導性を示す酸化物超電導材料を再現性よ
く製造することができる。
O2 、CaO、およびCuOの粉末を用いた。これらの
原料粉末を、配合組成がTl1.7 Ba2 Ca2.3 Cu3
O11.85 となるように配合割合を調整して混合した。
mの直方体にプレス成型した後、金フォイルでラップ
し、これを酸素気流中850℃〜900℃で5時間焼結
し、その後炉中で冷却した。
ルでラップし、石英管に入れ、管内の圧力が10-4To
rrになるまで真空ポンプで減圧し、管を封止した。そ
の石英管を炉中に入れ、750℃で80時間焼鈍した。
取出し、抵抗の温度依存性を四端子法で測定した。ま
た、比較として、上記の製造工程(2)において、石英
管に封入せず大気中で750℃80時間焼鈍した試料を
作製した。これを比較例1とする。比較例1についても
実施例1と同様に、抵抗の温度依存性を四端子法で測定
し、図1に示した。
温度(ゼロ抵抗温度)は125Kであったのに対し、比
較例1は、金属的な抵抗の温度変化を見せず、全く超電
導性は得られなかった。
(1)終了後に、製造工程(2)の焼鈍を行なわなかっ
た試料を作製した。この試料を比較例2とする。実施例
1、比較例1、および比較例2の各試料について、粉末
X線回折分析を行ない、回折パターンを図2に示す。
ークは、格子定数a=0.38nm、c=3.57nm
を持つ2223相と呼ばれる超電導体の構造である。こ
のことから、超電導性を担っている2223相は、既に
上記の製造工程(1)の段階で合成されていることが分
かる。
2223相であるが、比較例2に比べると不純物相と考
えられるピークが若干多く見られる。これは、上記の
(2)の工程において、蒸発しやすいTlが試料中から
抜け、2223相が壊れていることによるものと考えら
れる。
は、2223相と考えれるピークがほとんど見られず、
焼鈍によって超電導相を担っている2223相がほとん
ど分解している。このことから、試料を石英管に封入す
ることによって、焼鈍する際のTlの蒸発を大きく抑え
ることができると考えられる。
条件を調べるため、石英管に封入した試料を、表1に示
すような温度および時間の焼鈍条件で熱処理する以外
は、上記の実施例1と同様にして酸化物超電導材料の試
料を作製した。
測定から求めた反磁性信号の開始温度を表1にまとめ
た。
0℃から800℃であり、10〜500時間のものが高
いゼロ抵抗温度および反磁性信号開始温度を示してい
る。特に、750℃で250時間焼鈍した試料No.1
2は、最もゼロ抵抗温度が高く、127Kを示した。
75nm以上の場合、125K以上のゼロ抵抗温度を示
している。また、a軸長は、ゼロ抵抗温度に関係せず、
ほぼ一定であり、a=0.385〜0.386nmの範
囲にある。これらの結果より、a軸長が0.385〜
0.386nmで、c軸長が3.575nm以上のと
き、125K以上のゼロ抵抗温度の得られることがわか
る。特に、a=0.3855nm,c=3.577nm
のとき最もゼロ抵抗温度が高く127Kを示した。
例2として示した、抵抗−温度特性を示す図である。図
3においては、焼鈍していない比較例2についても示し
た。
び比較例2の帯磁率−温度特性を示す図である。
例2の試料No.12は、127Kで、ゼロ抵抗温度お
よび反磁性信号開始温度を示している。
う実施例2における試料No.5,11,および12
と、この発明の製造方法の焼鈍条件からは逸脱した試料
No.1の格子定数を示す図である。
す図である。
ンを示す図である。
す図である。
示す図である。
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 組成式が、 T1xBa2CayCu3Oz (ここで、x,yおよびzは、1.5≦x≦2.0、
2.0≦y≦2.5、x+y=4.0、9.0≦z≦1
1.0を満たす関係である。) を満たす酸化物超電導材料を製造する方法であって、 前記組成式を満たす配合割合となるように原料粉末を混
合する工程と、 前記混合粉末を酸素気流中または大気中で焼結し焼結体
とする工程と、 前記焼結体を密閉した雰囲気中で700℃〜800℃で
10時間以上焼鈍する工程とを備える、酸化物超電導材
料の製造方法。
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