JP2817170B2 - 超電導材料の製造方法 - Google Patents
超電導材料の製造方法Info
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- JP2817170B2 JP2817170B2 JP1046338A JP4633889A JP2817170B2 JP 2817170 B2 JP2817170 B2 JP 2817170B2 JP 1046338 A JP1046338 A JP 1046338A JP 4633889 A JP4633889 A JP 4633889A JP 2817170 B2 JP2817170 B2 JP 2817170B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超電導材料とその製造方法に関するものであ
る。より詳細には、本発明は、極めて高い温度で超電導
現象を示す新規な超電導材料と、その製造方法に関する
ものである。
る。より詳細には、本発明は、極めて高い温度で超電導
現象を示す新規な超電導材料と、その製造方法に関する
ものである。
従来の技術 特定の物質は超電導現象下で反磁性を示し、内部に有
限な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れな
くなる。
限な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れな
くなる。
この超電導現象の応用分野は、核融合炉、MHD発電、
電力送電、電力貯蔵等の電力分野、磁気浮上列車、電磁
気推進船舶等の動力分野、更には、磁場、高周波、放射
線等を検出する超高感度センサの分野、NMR、高エネル
ギー物理実験装置等の計測の分野等、π中間子治療等の
医療分野等の極めて広範な分野に渡っており、更に、ジ
ョセフソン素子に代表されるエレクトロニクスの分野で
も、単に消費電力の低減のみならず、動作の極めて高速
な素子を実現し得る技術として期待されている。
電力送電、電力貯蔵等の電力分野、磁気浮上列車、電磁
気推進船舶等の動力分野、更には、磁場、高周波、放射
線等を検出する超高感度センサの分野、NMR、高エネル
ギー物理実験装置等の計測の分野等、π中間子治療等の
医療分野等の極めて広範な分野に渡っており、更に、ジ
ョセフソン素子に代表されるエレクトロニクスの分野で
も、単に消費電力の低減のみならず、動作の極めて高速
な素子を実現し得る技術として期待されている。
ところで、超電導は超低温下においてのみ観測される
現象であった。即ち、従来の超電導材料として最も高い
超電導臨界温度Tcを有するといわれていたNb3Geにおい
ても23.2Kという極めて低い温度が長期間にわたって超
電導臨界温度の限界とされていた。そのため、従来は、
超電導現象を実現するために、沸点が4.2Kの液体ヘリウ
ムを用いて超電導材料をTc以下まで冷却していた。しか
し、液体ヘリウムの使用は、液化設備を含めた冷却設備
による技術的負担およびコスト的負担が極めて大きく、
超電導技術の実用化への妨げとなっていた。
現象であった。即ち、従来の超電導材料として最も高い
超電導臨界温度Tcを有するといわれていたNb3Geにおい
ても23.2Kという極めて低い温度が長期間にわたって超
電導臨界温度の限界とされていた。そのため、従来は、
超電導現象を実現するために、沸点が4.2Kの液体ヘリウ
ムを用いて超電導材料をTc以下まで冷却していた。しか
し、液体ヘリウムの使用は、液化設備を含めた冷却設備
による技術的負担およびコスト的負担が極めて大きく、
超電導技術の実用化への妨げとなっていた。
ところが、1986年に、ベドノーツおよびミューラー達
によって高いTCをもつ複合酸化物系の超電導材料が発見
されるにいたって、高温超電導の可能性が大きく開けて
きた（Bednorz,Muller“Z.Phys.B64（1986）189"）。
によって高いTCをもつ複合酸化物系の超電導材料が発見
されるにいたって、高温超電導の可能性が大きく開けて
きた（Bednorz,Muller“Z.Phys.B64（1986）189"）。
ベドノーツおよびミューラー達によって発見された酸
化物超電導体は（La,Ba）2CuO4で、この酸化物超電導体
は、K2NiF4型酸化物と呼ばれるもので、従来から知られ
ていたペロブスカイト型超電導酸化物と結晶構造が似て
いるが、そのTCは従来の超電導材料に比べて飛躍的に高
い約30Kという値である。
化物超電導体は（La,Ba）2CuO4で、この酸化物超電導体
は、K2NiF4型酸化物と呼ばれるもので、従来から知られ
ていたペロブスカイト型超電導酸化物と結晶構造が似て
いるが、そのTCは従来の超電導材料に比べて飛躍的に高
い約30Kという値である。
更に、1987年２月には、チュー達によって90Kクラス
の臨界温度を示すＹ−Ｂ−Ｃ−Ｏと略称されるY1Ba2Cu3
O7-xで表されるBa−Ｙ−Cu−Ｏ系の複合酸化物が発見さ
れている（Physical Review Letters（58）pp908−91
0）。
の臨界温度を示すＹ−Ｂ−Ｃ−Ｏと略称されるY1Ba2Cu3
O7-xで表されるBa−Ｙ−Cu−Ｏ系の複合酸化物が発見さ
れている（Physical Review Letters（58）pp908−91
0）。
これらの発見によって、非低温超電導体による超電導
技術の実用化がにわかに促進されようとしている。
技術の実用化がにわかに促進されようとしている。
液体窒素は、入手が比較的容易で廉価なので、液体窒
素温度で動作する超電導材料の発見によって、超電導技
術の実用化が大きく進歩したことは事実である。しか
し、超電導状態の安定性を考慮すると、冷却媒体の温度
（特に沸点）とのそ材料の超電導臨界温度Tcとの間に十
分な差があることが望ましく、実用的には超電導材料の
臨界温度をさらに向上させることが必要である。
素温度で動作する超電導材料の発見によって、超電導技
術の実用化が大きく進歩したことは事実である。しか
し、超電導状態の安定性を考慮すると、冷却媒体の温度
（特に沸点）とのそ材料の超電導臨界温度Tcとの間に十
分な差があることが望ましく、実用的には超電導材料の
臨界温度をさらに向上させることが必要である。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、冷却設備による超電導技術利用の制
限を軽減し、安定に超電導現象を利用することのでき
る、更に高温で超電導特性を示す新規な超電導材料とそ
の製造方法を提供することにある。
限を軽減し、安定に超電導現象を利用することのでき
る、更に高温で超電導特性を示す新規な超電導材料とそ
の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明に係る方法により製造された超電導材料は、下
記の式： TlxCayBaCuzOa 〔ここで、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ0.5≦ｘ≦3.0、
0.5≦ｙ≦3.0および0.9≦ｚ≦4.0を満たす数である〕 で示される組成を有する複合酸化物を主として含むこと
を特徴としている。
記の式： TlxCayBaCuzOa 〔ここで、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ0.5≦ｘ≦3.0、
0.5≦ｙ≦3.0および0.9≦ｚ≦4.0を満たす数である〕 で示される組成を有する複合酸化物を主として含むこと
を特徴としている。
本発明による超電導材料は、上記の式で示される複合
酸化物を主として含むが、必ずしも厳密にこの比に限定
されるものではなく、これらの比から±50％の範囲、さ
らに好ましくは±20％の範囲内の組成を有するものでも
有効な超電導特性を示す場合がある。即ち、上記の定義
において「主として含む」という表現は、本発明の方法
によって作られた超電導材料が、上記式で定義される原
子比以外のものも含むということを意味している。
酸化物を主として含むが、必ずしも厳密にこの比に限定
されるものではなく、これらの比から±50％の範囲、さ
らに好ましくは±20％の範囲内の組成を有するものでも
有効な超電導特性を示す場合がある。即ち、上記の定義
において「主として含む」という表現は、本発明の方法
によって作られた超電導材料が、上記式で定義される原
子比以外のものも含むということを意味している。
なお、本発明に従う超電導材料は、上記組成に含まれ
る元素以外の元素、即ち、ppmオーダーで混入する不可
避的不純物または得られる焼結体または薄膜の他の特性
を向上させる目的で添加される第３成分を含有していて
もよい。具体的な第３成分としては、周期律表II a族元
素、III a族元素を例示することができる。
る元素以外の元素、即ち、ppmオーダーで混入する不可
避的不純物または得られる焼結体または薄膜の他の特性
を向上させる目的で添加される第３成分を含有していて
もよい。具体的な第３成分としては、周期律表II a族元
素、III a族元素を例示することができる。
本発明は上記超電導材料の焼結体の製造方法を提供す
る。本発明の製造方法は、Tl、Ca、BaおよびCuの各単体
粉末またはこれら元素の中の少なくとも一つを含む化合
物の粉末をこれら全ての元素が含まれるように混合した
混合物、または、この混合物を焼成した後に粉砕して得
られる焼成体粉末を原料粉末とし、この原料粉末を少な
くとも１回焼結して得られる焼結体をターゲットとして
用いる。
る。本発明の製造方法は、Tl、Ca、BaおよびCuの各単体
粉末またはこれら元素の中の少なくとも一つを含む化合
物の粉末をこれら全ての元素が含まれるように混合した
混合物、または、この混合物を焼成した後に粉砕して得
られる焼成体粉末を原料粉末とし、この原料粉末を少な
くとも１回焼結して得られる焼結体をターゲットとして
用いる。
上記の焼結操作は上記原料粉末を成形した後に実行す
るのが好ましい。
るのが好ましい。
上記の化合物の粉末は、Ba、Ca、TlおよびCuの各々の
酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩および蓚酸塩よりなる
群の中から選択するのが好ましい。また、Ba、Ca、Tlお
よびCuの各々の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩および
蓚酸塩よりなる群の中から選択される化合物の粉末を混
合した混合物を焼成し、次いで、粉砕して得られる焼成
体粉末を原料粉末とすることこともできる。
酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩および蓚酸塩よりなる
群の中から選択するのが好ましい。また、Ba、Ca、Tlお
よびCuの各々の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩および
蓚酸塩よりなる群の中から選択される化合物の粉末を混
合した混合物を焼成し、次いで、粉砕して得られる焼成
体粉末を原料粉末とすることこともできる。
上記の複合酸化物を主として含む超電導材料は、この
焼結体をターゲットとして用いることによって、物理蒸
着法によって基板上に薄膜として成長させることができ
る。
焼結体をターゲットとして用いることによって、物理蒸
着法によって基板上に薄膜として成長させることができ
る。
この場合の物理蒸着法としては、スパッタリング法、
イオンプレーティング法あるいはMBE法等の任意の方法
を用いることができる。
イオンプレーティング法あるいはMBE法等の任意の方法
を用いることができる。
作用 本発明に従う超電導材料は、後述するように、極めて
優れた超電導特性を示すと共に、安定性の点も優れてお
り、大気中に長期間放置した後も有効な超電導特性を発
揮する。
優れた超電導特性を示すと共に、安定性の点も優れてお
り、大気中に長期間放置した後も有効な超電導特性を発
揮する。
本発明で用いられる上記化合物の粉末は、Ba、Ca、Tl
およびCuの各々の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩およ
び蓚酸塩よりなる群の中から選択することができるが、
製品の品質を特に考慮する場合には、酸化物が、また、
原料粉末の調製の容易さを考慮する場合には炭酸塩等の
塩が有利である。
およびCuの各々の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩およ
び蓚酸塩よりなる群の中から選択することができるが、
製品の品質を特に考慮する場合には、酸化物が、また、
原料粉末の調製の容易さを考慮する場合には炭酸塩等の
塩が有利である。
また、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩または蓚酸塩の粉末を
原料粉末に使用した場合には、焼結に先立って仮焼を実
施し、これらに含まれる炭素、硫黄、窒素等を除去する
ことも、製品の品質を向上するために有利である。従っ
て、本発明の好ましい一実施例では、これらのBa、Ca、
TlおよびCuの各々の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩お
よび蓚酸塩の粉末を混合し、得られた混合物を焼成し、
次いで、粉砕することによって得られる焼成体粉末を原
料粉末として用いている。
原料粉末に使用した場合には、焼結に先立って仮焼を実
施し、これらに含まれる炭素、硫黄、窒素等を除去する
ことも、製品の品質を向上するために有利である。従っ
て、本発明の好ましい一実施例では、これらのBa、Ca、
TlおよびCuの各々の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩お
よび蓚酸塩の粉末を混合し、得られた混合物を焼成し、
次いで、粉砕することによって得られる焼成体粉末を原
料粉末として用いている。
本発明者等の研究によれば、上記複合酸化物材料を優
れた超電導特性を有する特性焼結体として得る場合に
は、下記の点についての厳重な管理が必要である： （１） 原料粉末の粒径、（２） 焼成温度、（３）
粉砕後の焼成体粉末の粒径 および （４） 焼結温
度。
れた超電導特性を有する特性焼結体として得る場合に
は、下記の点についての厳重な管理が必要である： （１） 原料粉末の粒径、（２） 焼成温度、（３）
粉砕後の焼成体粉末の粒径 および （４） 焼結温
度。
本発明の好ましい実施態様では、成形前の焼成または
終結粉末の粒径は10μｍ以下、より好ましくは１から５
μｍの範囲にするのが有利である。即ち、焼成処理前の
原料粉末の平均粒径が、10μｍを越えると、焼結後の粉
砕工程を経た後も、結晶粒の十分な微細化ができない。
従って、結晶粒径の微細化を図るためには原料粉末の粒
径を10μｍ以下、好ましくは１から５μｍの範囲にする
のが好ましい。結晶粒径を５μｍ以下にすると、粉末の
微粒化の効果が顕著に得られる。特に最終焼結に付す粉
末の細粒化は、製品の結晶粒径に直接的な影響があるの
で、この点に留意すべきである。
終結粉末の粒径は10μｍ以下、より好ましくは１から５
μｍの範囲にするのが有利である。即ち、焼成処理前の
原料粉末の平均粒径が、10μｍを越えると、焼結後の粉
砕工程を経た後も、結晶粒の十分な微細化ができない。
従って、結晶粒径の微細化を図るためには原料粉末の粒
径を10μｍ以下、好ましくは１から５μｍの範囲にする
のが好ましい。結晶粒径を５μｍ以下にすると、粉末の
微粒化の効果が顕著に得られる。特に最終焼結に付す粉
末の細粒化は、製品の結晶粒径に直接的な影響があるの
で、この点に留意すべきである。
また、これら焼成、粉砕、成形の一連の工程を複数
回、例えば２回以上繰り返すことによって、原料粉末ま
たは焼成体を均質化して品質の優れた製品を得ることが
できる。
回、例えば２回以上繰り返すことによって、原料粉末ま
たは焼成体を均質化して品質の優れた製品を得ることが
できる。
上記の焼成および焼結工程における温御は750℃以上
の温度で且つ用いた組成物の融点を上限とする温度範囲
で行うのが好ましい。より具体的には、800から900℃の
温度範囲を挙げることができる。また、この焼結温度に
１時間から50時間保持するのが好ましい。
の温度で且つ用いた組成物の融点を上限とする温度範囲
で行うのが好ましい。より具体的には、800から900℃の
温度範囲を挙げることができる。また、この焼結温度に
１時間から50時間保持するのが好ましい。
上記の焼結温度は、超電導材料を製造する際の重要な
制御因子であり、焼結中に材料が溶融することなく固相
反応のみで焼結が進行すること、並びに、焼結して形成
された複合酸化物の結晶成長が過大とならないような温
度に制御する必要がある。従って、焼結温御は配合組成
物の融点を越えない温度で行う必要がある。しかし、焼
結温度が低すぎると十分な焼結反応が得られないので、
少なくとも750℃以上に加熱する必要がある。
制御因子であり、焼結中に材料が溶融することなく固相
反応のみで焼結が進行すること、並びに、焼結して形成
された複合酸化物の結晶成長が過大とならないような温
度に制御する必要がある。従って、焼結温御は配合組成
物の融点を越えない温度で行う必要がある。しかし、焼
結温度が低すぎると十分な焼結反応が得られないので、
少なくとも750℃以上に加熱する必要がある。
上記焼結時間は、一般的に長い程好ましい組成物が得
られるが、実際的には１時間から50時間程度が好まし
い。
られるが、実際的には１時間から50時間程度が好まし
い。
なお、この焼結処理の制御と同様の理由で、原料粉末
の焼成処理も厳重に管理する必要がある。即ち、この焼
成温度が800℃に達しない場合は焼成反応が十分に進行
せず、所望の組成物が得られない。一方、焼成温度が原
料粉末の融点を越えることは、前記と同じ理由で好まし
くない。
の焼成処理も厳重に管理する必要がある。即ち、この焼
成温度が800℃に達しない場合は焼成反応が十分に進行
せず、所望の組成物が得られない。一方、焼成温度が原
料粉末の融点を越えることは、前記と同じ理由で好まし
くない。
既に述べたように、本発明は焼結体として得られる超
電導材料焼結体をターゲットとして用いることによっ
て、物理蒸着法によって基板上に超電導薄膜として成長
させることができる。
電導材料焼結体をターゲットとして用いることによっ
て、物理蒸着法によって基板上に超電導薄膜として成長
させることができる。
この場合のターゲットの組成は、形成される薄膜の組
成が前記超電導材料の組成となるように、ターゲットを
構成する各元素の蒸発率等に応じて調整するのが好まし
い。物理蒸着法としては、一般にスパッタリング法また
はイオンプレーティング法を用いるのが好ましいが、電
子ビーム法や分子線エピタキシー法（MBE）を用いるこ
ともできる。
成が前記超電導材料の組成となるように、ターゲットを
構成する各元素の蒸発率等に応じて調整するのが好まし
い。物理蒸着法としては、一般にスパッタリング法また
はイオンプレーティング法を用いるのが好ましいが、電
子ビーム法や分子線エピタキシー法（MBE）を用いるこ
ともできる。
薄膜を成長させる基板としては、形成する複合酸化物
と結晶構造の類似したものを用いることが有利であり、
具体的にはMgO、SrTiO3、BaTiO3、SiO2、LaGaO3、LaAlO
3、サファイヤ、YSZ等を好ましいものとして例示するこ
とができる。
と結晶構造の類似したものを用いることが有利であり、
具体的にはMgO、SrTiO3、BaTiO3、SiO2、LaGaO3、LaAlO
3、サファイヤ、YSZ等を好ましいものとして例示するこ
とができる。
この場合、蒸発源としては、超電導材料を形成する各
元素単体、これらの元素の各化合物の粉末の混合物、こ
れら元素単体および／またはこれら元素の各化合物の粉
末を混合したものを焼成することによって得られる焼成
体、またはこの焼成体を粉砕した粉末、あるいは、この
焼成体粉末または前記各化合物粉末を焼結して得られる
焼結体またはその粉末を用いることができる。
元素単体、これらの元素の各化合物の粉末の混合物、こ
れら元素単体および／またはこれら元素の各化合物の粉
末を混合したものを焼成することによって得られる焼成
体、またはこの焼成体を粉砕した粉末、あるいは、この
焼成体粉末または前記各化合物粉末を焼結して得られる
焼結体またはその粉末を用いることができる。
なお、成膜された複合酸化物薄膜の組成比が適切な組
成比となるように、各元素の蒸着効率に応じて、蒸発源
の各元素の組成比および／または酸素分圧を調整してお
くことが好ましい。
成比となるように、各元素の蒸着効率に応じて、蒸発源
の各元素の組成比および／または酸素分圧を調整してお
くことが好ましい。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、以
下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技術的
範囲を何等制限するものではない。
下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技術的
範囲を何等制限するものではない。
実施例１ 先ず、市販のBaCO3粉末、CaCO3粉末およびCuO粉末を
ボールミルを用いて混合した。この粉末混合物を925℃
で30分焼成することによってBa−Ca−Cu−Ｏの焼成体を
得た。
ボールミルを用いて混合した。この粉末混合物を925℃
で30分焼成することによってBa−Ca−Cu−Ｏの焼成体を
得た。
得られた焼成体を、再びボールミルで10μｍ以下まで
粉砕した後に、Tl2O3粉末を更に加え、粒径が５μｍ以
下になるまで粉砕／混合して原料粉末を得た。なお、得
られた原料粉末は、該原料粉末中の各元素の原子比Tl:C
a:Ba:Cuが2:2:1:3となるように調製した。
粉砕した後に、Tl2O3粉末を更に加え、粒径が５μｍ以
下になるまで粉砕／混合して原料粉末を得た。なお、得
られた原料粉末は、該原料粉末中の各元素の原子比Tl:C
a:Ba:Cuが2:2:1:3となるように調製した。
こうして得られた原料粉末をプレス成形した後、900
℃で１時間焼結した。
℃で１時間焼結した。
以上のようにして作製した試料の超電導臨界温度を測
定したところ、試料は110Kで急激に抵抗が低下し始め、
85Kで電気抵抗が検出できなくなった。
定したところ、試料は110Kで急激に抵抗が低下し始め、
85Kで電気抵抗が検出できなくなった。
この臨界温度の測定は、常法に従って試料の両端にAg
導電ペーストを用いて電極を付け、クライオスタット中
での４端子法によって行った。温度はキャリブレーショ
ン済みのAu（Fe）−クロメル熱電対を用いて監視した。
導電ペーストを用いて電極を付け、クライオスタット中
での４端子法によって行った。温度はキャリブレーショ
ン済みのAu（Fe）−クロメル熱電対を用いて監視した。
また、作製後20日間に亘ってこの試料を空気中に放置
した後に再測定を行ったが、超電導特性に有意な差は顕
れなかった。更に、上述のようにして得た試料につい
て、ICP（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）による
分析と重量変化測定とを併用した組成分析を行ったとこ
ろ、試料の組成は式： Tl2Ca2BaCu3Oa で表すことができ、ａの値は約9.5であった。
した後に再測定を行ったが、超電導特性に有意な差は顕
れなかった。更に、上述のようにして得た試料につい
て、ICP（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）による
分析と重量変化測定とを併用した組成分析を行ったとこ
ろ、試料の組成は式： Tl2Ca2BaCu3Oa で表すことができ、ａの値は約9.5であった。
実施例２ ２つの試料を作成した。先ず、下記の表１に示すBa:C
uの組成比となるようにBaCO3粉末（4N）とCuO粉末（4
N）をボールミルを用いて混合した。この粉末混合物を9
00℃で８時間焼成することによってBa−Cu−Ｏの焼成体
を得た。
uの組成比となるようにBaCO3粉末（4N）とCuO粉末（4
N）をボールミルを用いて混合した。この粉末混合物を9
00℃で８時間焼成することによってBa−Cu−Ｏの焼成体
を得た。
得られた焼成体を、再びボールミルで10μｍ以下まで
粉砕した後に、グローブボックス中でTl2O3粉末（4N）
とCaO粉末（4N）とをさらに加え、粒径が５μｍ以下に
なるまで粉砕／混合して原料粉末を得た。この原料粉末
の各元素の原子比Tl:Ca:Ba:Cuは下記の表１に示してあ
る。
粉砕した後に、グローブボックス中でTl2O3粉末（4N）
とCaO粉末（4N）とをさらに加え、粒径が５μｍ以下に
なるまで粉砕／混合して原料粉末を得た。この原料粉末
の各元素の原子比Tl:Ca:Ba:Cuは下記の表１に示してあ
る。
こうして得られた原料粉末をプレス成形した後、金の
ホイルで包んだ状態で、下記の表１に示す焼結条件で焼
結した。
ホイルで包んだ状態で、下記の表１に示す焼結条件で焼
結した。
得られた各試料の超電導臨界温度を実施例１と同様に
して測定した。得られた結果は下記の表１にまとめて示
してある。
して測定した。得られた結果は下記の表１にまとめて示
してある。
実施例３ 実施例２で得られた焼結体をターゲットとして用い
て、下記に示すスパッタリング条件で、RFスパッタリン
グ装置で、MgO単結晶基板上に薄膜を成長させた。
て、下記に示すスパッタリング条件で、RFスパッタリン
グ装置で、MgO単結晶基板上に薄膜を成長させた。
スパッタガス:Ar＋20％O2 5×10-2Torr RF電力密度 :2.5（W/cm2） 基板温度 :350℃ 基板 :MgO単結晶（100）面 得られた基板の薄膜の組成はTl2Ca2Ba2Cu3Oであっ
た。
た。
次いで、上記薄膜を有する基板をTl蒸気と酸素ガスと
を含む雰囲気中でアニールした。このアニール条件と、
その結果得られたアニール後の薄膜の臨界温度Tcは115K
で、また、臨界電流密度Jc（ゼロ抵抗温度）は3.2×106
A/cm2であった。
を含む雰囲気中でアニールした。このアニール条件と、
その結果得られたアニール後の薄膜の臨界温度Tcは115K
で、また、臨界電流密度Jc（ゼロ抵抗温度）は3.2×106
A/cm2であった。
発明の効果 以上詳述の如く、本発明の多元素系複合酸化物超電導
材料は従来の超電導材料に比較して顕著に高い臨界温度
で超電導体となる。また、この超電導材料は、長期間に
亘って特性が維持される点で従来の複合酸化物系超電導
材料よりも優れている。
材料は従来の超電導材料に比較して顕著に高い臨界温度
で超電導体となる。また、この超電導材料は、長期間に
亘って特性が維持される点で従来の複合酸化物系超電導
材料よりも優れている。
本発明に従えば、安定した高い臨界温度を有する新規
な超電導材料が得られるため、経済的な冷却設備によっ
て超電導現象を実現することができる。
な超電導材料が得られるため、経済的な冷却設備によっ
て超電導現象を実現することができる。
本発明の超電導材料は板状体、細い線材または小型部
品として得ることができ、また、スパッタリング等を用
いて薄膜にすることによって、ジョセフソン素子、SQUL
D、超電導磁石、各種センサ等広範な分野に適用するこ
とができる。
品として得ることができ、また、スパッタリング等を用
いて薄膜にすることによって、ジョセフソン素子、SQUL
D、超電導磁石、各種センサ等広範な分野に適用するこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 久雄 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 藤森 直治 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 矢津 修示 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 上代 哲司 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平１−208325（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242418（ＪＰ，Ａ) Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ （Ｈｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）（1988 ／２／20−24）ｐｐ．365−376 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 - 57/00 H01L 39/00 - 39/24
Claims (1)
- 【請求項１】Tl、Ca、BaおよびCuの各元素の単体粉末ま
たはこれらの元素の中の少なくとも一つを含む化合物の
粉末をこれら全ての元素が含まれるように混合した混合
物、または、この混合物を焼成して得られる猖獗体粉末
を原料粉末とし、この原料粉末を少なくとも１回焼結す
ることによって得られる下記の式： TlxCayBaCuzOa ［ここで、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ0.5≦ｘ≦3.0、
0.5≦ｙ≦3.0および0.9≦ｚ≦4.0を満たす数である］ で示される組成を有する複合酸化物を主として含む焼結
体をターゲットとして用い、スパッタリング法またはイ
オンプレーティング法により基板上に薄膜を成長させる
ことを特徴とする超電導材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046338A JP2817170B2 (ja) | 1988-02-25 | 1989-02-27 | 超電導材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269188 | 1988-02-25 | ||
| JP63-42691 | 1988-02-25 | ||
| JP1046338A JP2817170B2 (ja) | 1988-02-25 | 1989-02-27 | 超電導材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01286921A JPH01286921A (ja) | 1989-11-17 |
| JP2817170B2 true JP2817170B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=26382417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1046338A Expired - Fee Related JP2817170B2 (ja) | 1988-02-25 | 1989-02-27 | 超電導材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817170B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1046338A patent/JP2817170B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ（Ｈｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）（１９８８／２／２０−２４）ｐｐ．３６５−３７６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01286921A (ja) | 1989-11-17 |
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|---|---|---|---|
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