JP5334120B2 - 超電導材料、超電導薄膜及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態1は、多結晶体の超電導材料に関する。従来のLnFeAsOの製造において用いていた原料に、水素を含有させるための原料として、Ln(OH)3という水酸化物を用いる。ここでLnはランタニドの元素の少なくとも1つ以上を表す。まず、原料であるLnAs,Ln(OH)3,As,Fe,Fe2O3を適切な比率(例えばLnFeAsO0.7H0.2)で混合する。具体的には、LnAs前駆体、As、Fe粉(フルウチ化学、99.9%、100mesh)、αFe2O3(レアメタリック、99.9%)とLn(OH)3とを混合して混合粉とした。原料は、Ln:Fe:As:O:H=1:1:1:(1−y):xの組成比になるように秤量する。酸素量はFeとFe2O3混合比により調節できる。
実施例1では、ランタノイドとしてSmを用いて超電導材料を合成した。原料としてSmAs、Sm(OH)3、As、Fe、Fe2O3を適切な比率で混合した。SmFeAsO1−yHxにおける酸素欠損率yが0.2、水素の含有量xが0.15となるように、粉末の組成比を調整した。yはLnFeAsO結晶からの酸素の欠損率を示している。混合粉を加圧してペレット状にする。ペレットに2万気圧を加えた状態で、1100℃で加熱した。以上のような合成法で、SmFeAsO0.8H0.15の焼結体を合成した。
本実施例では、ランタノイドとしてSmを用い、結晶格子の格子定数のa軸長の異なる超電導材料を合成して、超電導材料の特性を調べた。原料としてSmAs、Sm(OH)3、As、Fe、Fe2O3を適切な比率で混合した。SmFeAsO1−yHxにおける酸素欠損率yが0.15〜0.25、水素の含有量xが0.1〜0.2になるように原料の組成比を調整して、a軸長の異なる超電導材料を作製して、格子定数a軸長と超電導転移温度(Tc)の関係を調べた。実施例1と同様に合成した。
本実施例では、ランタノイドとしてLaを用いた。原料としてLaAs、La(OH)3、As、Fe、Fe2O3を適切な比率で混合した。原料の粉末の量は、LaFeAsO1−yHxにおける酸素欠損率yが0.3、水素の含有量xが0.3となるように、粉末の混合量を調整した。酸素欠損率はLaFeAsO結晶からの酸素の欠損率を示している。混合粉を加圧してペレット状にする。ペレットに2万気圧を加えた状態で、1100℃で加熱した。以上の高圧合成法で、LaFeAsO0.7H0.3を合成した。
本実施例では、ランタノイドとして、実施例3のLaに換えて、Ce、Prで実施した。LnとしてCeを用いた場合は、水素を含有させることにより、酸素欠損型およびフッ素置換型の場合と比べてTcが40Kから45Kに上昇した。また、LnとしてPrを用いた場合は、水素を含有させることにより、酸素欠損型の場合と比べてTcが45Kから50Kに上昇した。
本発明の実施の形態2は、超電導薄膜の作製に関する。化学式LnFeAsO1−yHx(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表される超電導薄膜を成膜する。超電導薄膜を作製する方法の一つとして、AsH3など水素を含む原料ガスを用いる。水素を含むガスを用いて、気相成長方法又は分子線エピタキシー法などによって成膜する。水素を含むガスとして、AsH3など水素を含む原料ガスや蒸気がある。
Claims (7)
- ZrCuSiAs型の結晶構造を有し、化学式LnFeAsO1−yHx(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表されることを特徴とする鉄ヒ素系超電導材料。
- 水素を含む物質を出発原料として用いて、ZrCuSiAs型の結晶構造を有し、化学式LnFeAsO1−yHx(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表される超電導材料を高圧合成法又は封管法により製造することを特徴とする鉄ヒ素系超電導材料の製造方法。
- ZrCuSiAs型の結晶構造を有する化学式LnFeAsO1−y(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下)を合成した後に、水素を含有させて、化学式LnFeAsO1−yHx(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表される超電導材料を製造することを特徴とする鉄ヒ素系超電導材料の製造方法。
- ZrCuSiAs型の結晶構造を有し、化学式LnFeAsO 1−y H x (ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表されることを特徴とする鉄ヒ素系超電導薄膜。
- 水素を含有する物質をターゲットとして用いて、化学式LnFeAsO1−yHx(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表される超電導薄膜をスパッタリング又はレーザーアブレーションにより成膜することを特徴とする鉄ヒ素系超電導薄膜の製造方法。
- 水素を含む原料ガスを用いて、化学式LnFeAsO1−yHx(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表される超電導薄膜を気相成長方法又は分子線エピタキシー法により成膜することを特徴とする鉄ヒ素系超電導薄膜の製造方法。
- 水素ガスを含む雰囲気中で、化学式LnFeAsO1−yHx(ただし、LnはY及びランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素、yは0以上0.5以下、xは0.01以上0.5以下)で表される超電導薄膜を製造することを特徴とする鉄ヒ素系超電導薄膜の製造方法。
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