JP2966119B2 - 酸化物超電導体の製法 - Google Patents
酸化物超電導体の製法Info
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Landscapes
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高い臨界温度を有する酸
化物超電導体の製法に関する。さらに詳しくは、本発明
は従来よりも磁界下で高い臨界電流密度を有する酸化物
超電導体の製法に関する。
化物超電導体の製法に関する。さらに詳しくは、本発明
は従来よりも磁界下で高い臨界電流密度を有する酸化物
超電導体の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】1986年４月、IBMチューリッヒ研究所の
ミューラーとベドノルツにより臨界温度が30Kを上回る
酸化物超電導体が発見されて以来、より高い臨界温度、
臨界電流密度を有する酸化物超電導体をうるための研究
努力がなされている。このことは電気抵抗が消失する性
質を利用した超電導送電、リニアモーターカー、地下蓄
電装置、MRI装置などや、マイスナー効果ないしは強い
反磁性を利用した磁気シールドなどへの高い潜在利用価
値が認められているためである。とくに液体チッ素を冷
媒とすることができる77K以上の臨界温度を有する超電
導体は有益で、Y-Ba-Cu-O 、Bi-Sr-Ca-Cu-O、Tl-Ba-Ca-
Cu-Oなどが発見されている。
ミューラーとベドノルツにより臨界温度が30Kを上回る
酸化物超電導体が発見されて以来、より高い臨界温度、
臨界電流密度を有する酸化物超電導体をうるための研究
努力がなされている。このことは電気抵抗が消失する性
質を利用した超電導送電、リニアモーターカー、地下蓄
電装置、MRI装置などや、マイスナー効果ないしは強い
反磁性を利用した磁気シールドなどへの高い潜在利用価
値が認められているためである。とくに液体チッ素を冷
媒とすることができる77K以上の臨界温度を有する超電
導体は有益で、Y-Ba-Cu-O 、Bi-Sr-Ca-Cu-O、Tl-Ba-Ca-
Cu-Oなどが発見されている。
【０００３】一方、超電導体が実用化されるには充分な
臨界電流密度を有することが必須であるが、よく知られ
ているように、薄膜での測定結果はこれらの超電導体が
充分な臨界電流密度を有していることを示している。し
かし、超電導送電、超電導発電機、超電導エネルギー貯
蔵、超電導マグネットなどへの超電導体の応用のために
は、大きな断面積に充分な輸送電流を流すことが必要で
ある。
臨界電流密度を有することが必須であるが、よく知られ
ているように、薄膜での測定結果はこれらの超電導体が
充分な臨界電流密度を有していることを示している。し
かし、超電導送電、超電導発電機、超電導エネルギー貯
蔵、超電導マグネットなどへの超電導体の応用のために
は、大きな断面積に充分な輸送電流を流すことが必要で
ある。
【０００４】ところで、酸化物超電導体の製法として
は、焼結体では酸化物、炭酸塩などの出発原料を800℃
程度の仮焼により熱分解、固相反応を行なったのち、プ
レス成形したものを焼結して作製する方法が一般的であ
る。
は、焼結体では酸化物、炭酸塩などの出発原料を800℃
程度の仮焼により熱分解、固相反応を行なったのち、プ
レス成形したものを焼結して作製する方法が一般的であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の焼結法
でえられる酸化物超電導体は、超電導体が本来有してい
る臨界電流密度に比べ、とくに磁界下で急激な特性の低
下を示す傾向がある。また、酸化物超電導体を液体チッ
素温度（77K）で使用するばあいには、従来の金属系材
料などの使用温度である4.2K程度の低温で使用するばあ
いに比べ、熱擾乱の増大のため磁束クリープの影響が顕
著であり、実用上大きな障害となっている。磁界下での
臨界電流密度を向上させ、磁束クリープの影響を小さく
するには、磁束のピン止め点を導入することが有効であ
ると原理的に知られているが、酸化物超電導体において
はその具体的方法は明らかではなかった。
でえられる酸化物超電導体は、超電導体が本来有してい
る臨界電流密度に比べ、とくに磁界下で急激な特性の低
下を示す傾向がある。また、酸化物超電導体を液体チッ
素温度（77K）で使用するばあいには、従来の金属系材
料などの使用温度である4.2K程度の低温で使用するばあ
いに比べ、熱擾乱の増大のため磁束クリープの影響が顕
著であり、実用上大きな障害となっている。磁界下での
臨界電流密度を向上させ、磁束クリープの影響を小さく
するには、磁束のピン止め点を導入することが有効であ
ると原理的に知られているが、酸化物超電導体において
はその具体的方法は明らかではなかった。
【０００６】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、高い臨界温度を有し、磁界下でも
臨界電流密度の低下が少ない酸化物超電導体を供給する
ことを目的とする。
めになされたもので、高い臨界温度を有し、磁界下でも
臨界電流密度の低下が少ない酸化物超電導体を供給する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｂｉ、Ｓｒ、
ＣａおよびＣｕの各金属成分を含有する原料を酸化性雰
囲気中で熱処理し、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏy超電導相
を主成分とする複合酸化物を製造する方法であって、原
料中の金属成分の組成がＢｉ／Ｓｒ／Ｃａ／Ｃｕ＝２／
２＋ａ／１＋ｂ／２＋ｃ（ａ≧０、ｂ≧０、ｃ≧０、０
＜ａ＋ｂ＋ｃ≦３）であり、９００〜１５００℃の範囲
の温度で溶融後急冷する工程、およびそののち８００〜
１０００℃の範囲の温度で熱処理する工程を含むことを
特徴とする超電導結晶中にＳｒＯ、ＣｕＯおよび（Ｃａ
1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上を
微細分散させたＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏy酸化物超電導
体の製法に関する。
ＣａおよびＣｕの各金属成分を含有する原料を酸化性雰
囲気中で熱処理し、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏy超電導相
を主成分とする複合酸化物を製造する方法であって、原
料中の金属成分の組成がＢｉ／Ｓｒ／Ｃａ／Ｃｕ＝２／
２＋ａ／１＋ｂ／２＋ｃ（ａ≧０、ｂ≧０、ｃ≧０、０
＜ａ＋ｂ＋ｃ≦３）であり、９００〜１５００℃の範囲
の温度で溶融後急冷する工程、およびそののち８００〜
１０００℃の範囲の温度で熱処理する工程を含むことを
特徴とする超電導結晶中にＳｒＯ、ＣｕＯおよび（Ｃａ
1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上を
微細分散させたＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏy酸化物超電導
体の製法に関する。
【０００８】
【作用】本発明では、原料中の金属成分の組成をＢｉ／
Ｓｒ／Ｃａ／Ｃｕ＝２／２＋ａ／１＋ｂ／２＋ｃ（ａ≧
０、ｂ≧０、ｃ≧０、０＜ａ＋ｂ＋ｃ≦３）とし、酸化
性雰囲気中９００〜１５００℃の温度範囲で溶融後急冷
し、そののち８００〜１０００℃の温度範囲で熱処理す
ることにより、超電導結晶中にＳｒＯ、ＣｕＯおよび
（Ｃａ1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種
以上を微細分散させることができる。本発明によれば、
酸化物超電導体の結晶中にＳｒＯ、ＣｕＯおよび（Ｃａ
1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上の
析出物が微細分散されて、結果的に磁界下での臨界電流
密度の低下が軽減された。したがって、超電導体中の析
出物が磁束のピン止め点となって電流が流れやすくなる
ものと本発明者らは推定している。
Ｓｒ／Ｃａ／Ｃｕ＝２／２＋ａ／１＋ｂ／２＋ｃ（ａ≧
０、ｂ≧０、ｃ≧０、０＜ａ＋ｂ＋ｃ≦３）とし、酸化
性雰囲気中９００〜１５００℃の温度範囲で溶融後急冷
し、そののち８００〜１０００℃の温度範囲で熱処理す
ることにより、超電導結晶中にＳｒＯ、ＣｕＯおよび
（Ｃａ1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種
以上を微細分散させることができる。本発明によれば、
酸化物超電導体の結晶中にＳｒＯ、ＣｕＯおよび（Ｃａ
1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上の
析出物が微細分散されて、結果的に磁界下での臨界電流
密度の低下が軽減された。したがって、超電導体中の析
出物が磁束のピン止め点となって電流が流れやすくなる
ものと本発明者らは推定している。
【０００９】
【実施例】本発明の製法では、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏ
yの超電導結晶中に、ＳｒＯ、ＣｕＯおよび（Ｃａ1-xＳ
ｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上を分散
させるために、原料として金属成分の組成がＢｉ／Ｓｒ
／Ｃａ／Ｃｕ＝２／２＋ａ／１＋ｂ／２＋ｃ（ａ≧０、
ｂ≧０、ｃ≧０、０＜ａ＋ｂ＋ｃ≦３）のものが用いら
れる。ａ＋ｂ＋ｃが０では超電導結晶中にピン止め中心
を導入することができず、３をこえると析出物が超電導
結晶中に分散される以外に粒界にも偏析しやすくなり、
Ｔｃの低下、Ｊｃの低下など、超電導特性に悪影響を与
えるようになる。
yの超電導結晶中に、ＳｒＯ、ＣｕＯおよび（Ｃａ1-xＳ
ｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上を分散
させるために、原料として金属成分の組成がＢｉ／Ｓｒ
／Ｃａ／Ｃｕ＝２／２＋ａ／１＋ｂ／２＋ｃ（ａ≧０、
ｂ≧０、ｃ≧０、０＜ａ＋ｂ＋ｃ≦３）のものが用いら
れる。ａ＋ｂ＋ｃが０では超電導結晶中にピン止め中心
を導入することができず、３をこえると析出物が超電導
結晶中に分散される以外に粒界にも偏析しやすくなり、
Ｔｃの低下、Ｊｃの低下など、超電導特性に悪影響を与
えるようになる。
【００１０】前記原料としては、各金属成分の酸化物、
炭酸塩の粉末などが用いられるが、これらに限定され
ず、その他の粉末、さらには複合粉末を用いてもよい。
炭酸塩の粉末などが用いられるが、これらに限定され
ず、その他の粉末、さらには複合粉末を用いてもよい。
【００１１】前記組成になるように秤量された原料は、
通常、大気中、800〜900℃で30〜100時間仮焼して熱分
解、固相反応させ、粉砕して使用される。
通常、大気中、800〜900℃で30〜100時間仮焼して熱分
解、固相反応させ、粉砕して使用される。
【００１２】本発明の製法では、析出物の成長核である
SrOおよびCaOのうちの１種以上を試料中に微細分散させ
るために前記原料を900〜1500℃、好ましくは1000〜120
0℃で溶融したのち急冷する。
SrOおよびCaOのうちの１種以上を試料中に微細分散させ
るために前記原料を900〜1500℃、好ましくは1000〜120
0℃で溶融したのち急冷する。
【００１３】溶融させる温度が900℃未満では前記原料
が完全には溶融せず、析出物の成長核以外の異相が試料
中に残存し、好ましくない。1500℃をこえると前記原料
の突沸や、Biなど成分の一部の気化が起こり、組成変動
をひきおこすので好ましくない。また、溶融させる時間
は５〜15分間程度が好ましく、雰囲気は大気中などが採
用される。
が完全には溶融せず、析出物の成長核以外の異相が試料
中に残存し、好ましくない。1500℃をこえると前記原料
の突沸や、Biなど成分の一部の気化が起こり、組成変動
をひきおこすので好ましくない。また、溶融させる時間
は５〜15分間程度が好ましく、雰囲気は大気中などが採
用される。
【００１４】前記急冷は、たとえば溶融状態の試料を銅
板上に流し出し、ほぼ同時に銅板で挟みつけることによ
り行なわれる。急冷時間はできる限り短いことが好まし
いが、この方法ではおおむね１秒以内である。
板上に流し出し、ほぼ同時に銅板で挟みつけることによ
り行なわれる。急冷時間はできる限り短いことが好まし
いが、この方法ではおおむね１秒以内である。
【００１５】急冷された原料は、つぎに超電導性結晶を
成長させるために800〜1000℃、好ましくは870〜930℃
で半溶融熱処理される。半溶融熱処理時間は５〜30分間
程度が好ましく、さらに10〜20分間が好ましく、雰囲気
は酸素などが採用される。また、半溶融温度までは100
〜500℃毎時のレートで昇温することが好ましい。半溶
融熱処理温度が800℃未満では試料が半溶融せず、1000
℃をこえると試料の形状を保つことができず好ましくな
い。
成長させるために800〜1000℃、好ましくは870〜930℃
で半溶融熱処理される。半溶融熱処理時間は５〜30分間
程度が好ましく、さらに10〜20分間が好ましく、雰囲気
は酸素などが採用される。また、半溶融温度までは100
〜500℃毎時のレートで昇温することが好ましい。半溶
融熱処理温度が800℃未満では試料が半溶融せず、1000
℃をこえると試料の形状を保つことができず好ましくな
い。
【００１６】ついで、800〜900℃、好ましくは830〜870
℃まで-0.1〜-10℃毎時、好ましくは-0.5〜-2℃毎時の
レートで徐冷が行なわれ、そののち、室温まで炉冷され
る。徐冷のレートが-10℃毎時をこえると結晶成長がお
こりにくく、-0.1℃毎時未満ではそれ以上のレートで徐
冷したばあいと顕著な差が見られない。
℃まで-0.1〜-10℃毎時、好ましくは-0.5〜-2℃毎時の
レートで徐冷が行なわれ、そののち、室温まで炉冷され
る。徐冷のレートが-10℃毎時をこえると結晶成長がお
こりにくく、-0.1℃毎時未満ではそれ以上のレートで徐
冷したばあいと顕著な差が見られない。
【００１７】以上のような製法により、原料組成、熱処
理条件などに応じてBi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導結晶中にSr
O，CuOおよび(Ca1-xSrx) 2CuO3（０≦ｘ＜１）のうちの
１種以上が1.0〜0.1μｍ程度の大きさで微細分散した酸
化物超電導体を製造しうる。
理条件などに応じてBi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導結晶中にSr
O，CuOおよび(Ca1-xSrx) 2CuO3（０≦ｘ＜１）のうちの
１種以上が1.0〜0.1μｍ程度の大きさで微細分散した酸
化物超電導体を製造しうる。
【００１８】以下、本発明について、実施例をあげてさ
らに具体的に説明する。
らに具体的に説明する。
【００１９】［実施例１］Bi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導体に
CaおよびCu成分を添加した組成を出発組成とした。
CaおよびCu成分を添加した組成を出発組成とした。
【００２０】出発原料にBi2O3、SrCO3、CaCO3およびCuO
の各粉末を用いた。それぞれ1.0モル、2.0モル、3.0モ
ル、3.0モルを秤量し、自動乳鉢で混合したのち、840℃
で50時間仮焼した。再び自動乳鉢により粉砕・混合し、
えられた粉末を1200℃の炉中で10分間溶融した。そのの
ち、室温の銅板に挟みつけて急冷し、厚さ１mm、直径約
５cmの前駆体をえた。この前駆体を酸素ガス気流中で90
0℃まで２時間で昇温し、900℃のまま10分間の半溶融熱
処理を行ない、続いて850℃まで100時間で徐冷し、その
のち室温まで炉冷して特性測定用サンプルをえた。
の各粉末を用いた。それぞれ1.0モル、2.0モル、3.0モ
ル、3.0モルを秤量し、自動乳鉢で混合したのち、840℃
で50時間仮焼した。再び自動乳鉢により粉砕・混合し、
えられた粉末を1200℃の炉中で10分間溶融した。そのの
ち、室温の銅板に挟みつけて急冷し、厚さ１mm、直径約
５cmの前駆体をえた。この前駆体を酸素ガス気流中で90
0℃まで２時間で昇温し、900℃のまま10分間の半溶融熱
処理を行ない、続いて850℃まで100時間で徐冷し、その
のち室温まで炉冷して特性測定用サンプルをえた。
【００２１】超電導特性測定前に、SEMおよびEPMAによ
り微細組織を調べたところ、Bi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導体
と結晶粒内に1.0〜0.1μｍの大きさで微細分散したCa2C
uO3が確認された。つぎにサンプルを２mm×２mm×30mm
に切り出し、超電導特性を測定した。すなわち、４端子
抵抗法による抵抗の温度変化より求めた抵抗が零となる
臨界温度Tc、20K 、OTにおける通電法による臨界電流密
度Jcおよびその磁界依存性を測定した。
り微細組織を調べたところ、Bi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導体
と結晶粒内に1.0〜0.1μｍの大きさで微細分散したCa2C
uO3が確認された。つぎにサンプルを２mm×２mm×30mm
に切り出し、超電導特性を測定した。すなわち、４端子
抵抗法による抵抗の温度変化より求めた抵抗が零となる
臨界温度Tc、20K 、OTにおける通電法による臨界電流密
度Jcおよびその磁界依存性を測定した。
【００２２】結果を表１および図１に示す。図１ではJc
は比較のためOTの値で規格化している。
は比較のためOTの値で規格化している。
【００２３】［実施例２］Bi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導体に
Sr成分を添加した組成を出発組成とした。
Sr成分を添加した組成を出発組成とした。
【００２４】出発原料にBi2O3、SrCO3、CaCO3およびCuO
の各粉末を用いた。それぞれ1.0モル、3.0モル、1.0モ
ル、2.0モルを秤量し、実施例１と同条件にて溶融・急
冷、熱処理を行なって特性測定用サンプルを作製した。
の各粉末を用いた。それぞれ1.0モル、3.0モル、1.0モ
ル、2.0モルを秤量し、実施例１と同条件にて溶融・急
冷、熱処理を行なって特性測定用サンプルを作製した。
【００２５】超電導特性測定前に、SEMおよびEPMAによ
り微細組織を調べたところ、Bi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導体
と結晶粒内に1.0〜0.1μｍの大きさで微細分散したSrO
が確認された。つぎにサンプルを２mm×２mm×30mmに切
り出し、実施例１と全く同様に超電導特性を測定した。
結果を表１および図１に示す。
り微細組織を調べたところ、Bi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導体
と結晶粒内に1.0〜0.1μｍの大きさで微細分散したSrO
が確認された。つぎにサンプルを２mm×２mm×30mmに切
り出し、実施例１と全く同様に超電導特性を測定した。
結果を表１および図１に示す。
【００２６】［比較例１］従来どおりBi2Sr2Ca1Cu2Oyの
組成の超電導体を製造した。Bi2O3、SrCO3、CaCO3およ
びCuOの各粉末を出発原料とし、それぞれ1.0モル、2.0
モル、1.0モル、2.0モルを秤量し、実施例と同条件にて
溶融・急冷、熱処理を行なって特性測定用サンプルを作
製した。
組成の超電導体を製造した。Bi2O3、SrCO3、CaCO3およ
びCuOの各粉末を出発原料とし、それぞれ1.0モル、2.0
モル、1.0モル、2.0モルを秤量し、実施例と同条件にて
溶融・急冷、熱処理を行なって特性測定用サンプルを作
製した。
【００２７】超電導特性測定前に、SEMおよびEPMAによ
り微細組織を調べたところ、Bi2Sr2Ca1Cu2Oy超電導体の
みが確認された、つぎにサンプルを２mm×２mm×30mmに
切り出し、実施例と全く同様に超電導特性を測定した。
結果を表１および図１に示す。
り微細組織を調べたところ、Bi2Sr2Ca1Cu2Oy超電導体の
みが確認された、つぎにサンプルを２mm×２mm×30mmに
切り出し、実施例と全く同様に超電導特性を測定した。
結果を表１および図１に示す。
【００２８】
【表１】 表１より、本発明の製法による実施例１および２のTc
は、従来法による比較例１のTcと比べてほぼ等しいこと
がわかる。すなわち、析出物が超電導相の結晶性や均一
性に悪影響を与えないことが明らかである。また、20K
におけるJcは、実施例１および２が比較例１に比べて高
く、電流が流れやすいことがわかる。さらに、SEMおよ
びEPMAによる実施例のサンプルの微細組織観察から、本
発明の製法による酸化物超電導体は、析出物が結晶粒内
に1.0〜0.1μｍの大きさで微細分散しており、超電導結
晶粒間のつながりには悪影響を与えていないことがわか
った。
は、従来法による比較例１のTcと比べてほぼ等しいこと
がわかる。すなわち、析出物が超電導相の結晶性や均一
性に悪影響を与えないことが明らかである。また、20K
におけるJcは、実施例１および２が比較例１に比べて高
く、電流が流れやすいことがわかる。さらに、SEMおよ
びEPMAによる実施例のサンプルの微細組織観察から、本
発明の製法による酸化物超電導体は、析出物が結晶粒内
に1.0〜0.1μｍの大きさで微細分散しており、超電導結
晶粒間のつながりには悪影響を与えていないことがわか
った。
【００２９】つぎに、図１より、実施例１および２は比
較例１に比べて外部磁界による臨界電流密度の低下が少
なく、磁界依存性が向上していることがわかる。この原
因としては、結晶粒内にある析出物がピン止め点として
有効に作用しているものと本発明者らは推定している。
較例１に比べて外部磁界による臨界電流密度の低下が少
なく、磁界依存性が向上していることがわかる。この原
因としては、結晶粒内にある析出物がピン止め点として
有効に作用しているものと本発明者らは推定している。
【００３０】［実施例３］Bi2Sr2Ca1Cu2Oyの超電導体に
CaおよびCu成分を添加した組成を出発組成とした。
CaおよびCu成分を添加した組成を出発組成とした。
【００３１】出発組成をCaおよびCuに富む組成（Bi2O3
粉末1.0モル、SrCO3粉末2.0モル、CaCO3粉末3.0モル、C
uO粉末3.0モル）にし、乾式法により仮焼粉を製造し
た。えられた仮焼粉を1100℃の白金坩堝中で10分間溶融
した。そののち、銅板上で（室温の銅板に挟みつけて）
急冷し、厚さ１mm、直径約５cmの前駆体をえた。この前
駆体を酸素ガス気流中900℃で再び半溶融状態にし（900
℃まで２時間で昇温し、900℃のまま10分間処理)、875℃
で結晶成長させ（975℃まで50時間で徐冷）、板状試料
中にBi2Sr2Ca1Cu2Oy（Bi系低温相）の超電導体単結晶を
多数成長させたサンプルをえた。
粉末1.0モル、SrCO3粉末2.0モル、CaCO3粉末3.0モル、C
uO粉末3.0モル）にし、乾式法により仮焼粉を製造し
た。えられた仮焼粉を1100℃の白金坩堝中で10分間溶融
した。そののち、銅板上で（室温の銅板に挟みつけて）
急冷し、厚さ１mm、直径約５cmの前駆体をえた。この前
駆体を酸素ガス気流中900℃で再び半溶融状態にし（900
℃まで２時間で昇温し、900℃のまま10分間処理)、875℃
で結晶成長させ（975℃まで50時間で徐冷）、板状試料
中にBi2Sr2Ca1Cu2Oy（Bi系低温相）の超電導体単結晶を
多数成長させたサンプルをえた。
【００３２】えられたサンプルについて、光学顕微鏡お
よびSEMによる組織観察、EPMAによる組成分析を行なっ
た。サンプルの研磨面の光学顕微鏡写真から、試料中に
約１mm大の結晶が多数生成していることがわかった。ま
た、EPMA分析から、粒内に針状または塊状のCa2CuO3が
微細分散することがわかった。なお、結晶のマトリクス
成分はBi系低温相超電導体である。
よびSEMによる組織観察、EPMAによる組成分析を行なっ
た。サンプルの研磨面の光学顕微鏡写真から、試料中に
約１mm大の結晶が多数生成していることがわかった。ま
た、EPMA分析から、粒内に針状または塊状のCa2CuO3が
微細分散することがわかった。なお、結晶のマトリクス
成分はBi系低温相超電導体である。
【００３３】つぎに、このサンプルから１つの結晶を切
り出し、臨界電流密度を磁化測定により評価した
(JcM)。図２に4.2K、15K、20K、30Kにおけるサンプルの
JcMの磁界依存性を●で示す。なお、磁界は超電導結晶
のｃ軸に平行に印加した。
り出し、臨界電流密度を磁化測定により評価した
(JcM)。図２に4.2K、15K、20K、30Kにおけるサンプルの
JcMの磁界依存性を●で示す。なお、磁界は超電導結晶
のｃ軸に平行に印加した。
【００３４】また、比較例１の特性評価用サンプルの臨
界電流密度特性を実施例３と同様にJcMによって評価し
た。結果を図２に○で示す。
界電流密度特性を実施例３と同様にJcMによって評価し
た。結果を図２に○で示す。
【００３５】図２から、実施例３のサンプルは比較例１
のサンプルに比べて磁界依存性が改善されており、その
効果は15K以上でとくに大きいことがわかる。このこと
から、本発明の製法によりBi系低温相においてはピン止
め中心（Ca2CuO3と推定される）の導入の可能性がある
ことがわかり、さらに試料の作製条件を最適化すること
でピン止め力の強化が図れると思われる。
のサンプルに比べて磁界依存性が改善されており、その
効果は15K以上でとくに大きいことがわかる。このこと
から、本発明の製法によりBi系低温相においてはピン止
め中心（Ca2CuO3と推定される）の導入の可能性がある
ことがわかり、さらに試料の作製条件を最適化すること
でピン止め力の強化が図れると思われる。
【００３６】なお、前記実施例では、超電導結晶中にＣ
ａ2ＣｕＯ3またはＳｒＯを析出させることで臨界電流密
度特性を向上させることができたが、ＣｕＯまたは（Ｃ
ａ1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）を析出させるこ
と、およびこれらの析出物の組合せによっても同様の効
果が期待できる。
ａ2ＣｕＯ3またはＳｒＯを析出させることで臨界電流密
度特性を向上させることができたが、ＣｕＯまたは（Ｃ
ａ1-xＳｒx）2ＣｕＯ3（０≦ｘ＜１）を析出させるこ
と、およびこれらの析出物の組合せによっても同様の効
果が期待できる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製法によ
り、超電導結晶中にSrO、CuOおよび（Ca1-xSrx）2CuO3
（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上が微細分散している酸
化物超電導体を製造することができる。したがって、本
発明により高い臨界温度を有する酸化物超電導材料の臨
界電流密度およびその磁界依存性を向上させることが可
能となる。
り、超電導結晶中にSrO、CuOおよび（Ca1-xSrx）2CuO3
（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上が微細分散している酸
化物超電導体を製造することができる。したがって、本
発明により高い臨界温度を有する酸化物超電導材料の臨
界電流密度およびその磁界依存性を向上させることが可
能となる。
【図１】実施例および比較例のサンプルの直流４端子法
による20KでのOTの値で規格化した臨界電流密度の磁界
依存性の測定結果を示すグラフである。
による20KでのOTの値で規格化した臨界電流密度の磁界
依存性の測定結果を示すグラフである。
【図２】実施例および比較例のサンプルの4.2K、15K、2
0Kまたは30KにおけるJcMの磁界依存性を示すグラフであ
る。
0Kまたは30KにおけるJcMの磁界依存性を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若田 光延 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料研究所内 (72)発明者 宇都宮 真 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料研究所内 (56)参考文献 特開 平１−290506（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 ZAA
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｂｉ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕの各金属成
分を含有する原料を酸化性雰囲気中で熱処理し、Ｂｉ2
Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏy超電導相を主成分とする複合酸化物
を製造する方法であって、原料中の金属成分の組成がＢ
ｉ／Ｓｒ／Ｃａ／Ｃｕ＝２／２＋ａ／１＋ｂ／２＋ｃ
（ａ≧０、ｂ≧０、ｃ≧０、０＜ａ＋ｂ＋ｃ≦３）であ
り、９００〜１５００℃の範囲の温度で溶融後急冷する
工程、およびそののち８００〜１０００℃の範囲の温度
で熱処理する工程を含むことを特徴とする、超電導結晶
中にＳｒＯ、ＣｕＯおよび（Ｃａ1-xＳｒx）2ＣｕＯ
3（０≦ｘ＜１）のうちの１種以上を微細分散させたＢ
ｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏy酸化物超電導体の製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3010989A JP2966119B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 酸化物超電導体の製法 |
| US08/093,137 US5413981A (en) | 1991-01-31 | 1993-07-19 | Oxide superconductor and a method for manufacturing an oxide superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3010989A JP2966119B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 酸化物超電導体の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243954A JPH04243954A (ja) | 1992-09-01 |
| JP2966119B2 true JP2966119B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=11765560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3010989A Expired - Lifetime JP2966119B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 酸化物超電導体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2966119B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3010989A patent/JP2966119B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04243954A (ja) | 1992-09-01 |
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