JPH01212229A - 超電導材料 - Google Patents
超電導材料Info
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- JPH01212229A JPH01212229A JP63036688A JP3668888A JPH01212229A JP H01212229 A JPH01212229 A JP H01212229A JP 63036688 A JP63036688 A JP 63036688A JP 3668888 A JP3668888 A JP 3668888A JP H01212229 A JPH01212229 A JP H01212229A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- 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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はジョセフソン素子、超電導モーター、超電導マ
グネット等に用いる超電導材料に関する。
グネット等に用いる超電導材料に関する。
（従来の技術）
超電導材料の応用分野を広げるには高臨界温度であるこ
とは必要不可欠であるが１９８７年２月にＨＯｕＳｔＯ
ｎ大学のＣ−Ｗ−Ｃｈｕらにより臨界温度が９０に級の
超電導物質が発見されるにいたり超電導市場は数兆円と
見積られるように巨大なものとなった。この高臨界温度
超電導物質はＹＩＢ ａ２Ｃｕ３Ｏ？−ｙよりなるもの
である。詳細はＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、５８．Ｎｏ９，９０８−９１０
に述べられている。
とは必要不可欠であるが１９８７年２月にＨＯｕＳｔＯ
ｎ大学のＣ−Ｗ−Ｃｈｕらにより臨界温度が９０に級の
超電導物質が発見されるにいたり超電導市場は数兆円と
見積られるように巨大なものとなった。この高臨界温度
超電導物質はＹＩＢ ａ２Ｃｕ３Ｏ？−ｙよりなるもの
である。詳細はＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、５８．Ｎｏ９，９０８−９１０
に述べられている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら前記従来の超電導材料の臨界電流密度は単
結晶ではＪａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｄｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ、２６
Ｎｏ、７ １９８７ ｐｐ、Ｌ１２４８−Ｌｌ２５
０に述べら−れているように１．８ ＊ １０”Ａ／ｃ
ｍ ２ （液体窒素冷却）と高いが多結晶体になると多
数の論文で述べられているように１＊１０’Ａ／ｃｍ２
以下と低く、中でも焼結体は１００ＯＡ／ｃｍ２前後と
たいへん低いものであった。このため応用範囲が限定さ
れたものになっていた。この臨界電流密度低下の原因は
結晶の配向が悪いためと粒界部に電流を阻害する第２相
が析出しているためである。特に第２相析出の影響が大
きい。
結晶ではＪａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｄｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ、２６
Ｎｏ、７ １９８７ ｐｐ、Ｌ１２４８−Ｌｌ２５
０に述べら−れているように１．８ ＊ １０”Ａ／ｃ
ｍ ２ （液体窒素冷却）と高いが多結晶体になると多
数の論文で述べられているように１＊１０’Ａ／ｃｍ２
以下と低く、中でも焼結体は１００ＯＡ／ｃｍ２前後と
たいへん低いものであった。このため応用範囲が限定さ
れたものになっていた。この臨界電流密度低下の原因は
結晶の配向が悪いためと粒界部に電流を阻害する第２相
が析出しているためである。特に第２相析出の影響が大
きい。
尚単結晶は大口径化が困難であるため実用化に向けては
多結晶に於て臨界電流密度を上げる必要がある。
多結晶に於て臨界電流密度を上げる必要がある。
本発明はこの様な問題を解決するものであり、その目的
上するところは臨界電流密度が高く応用範囲の限定の少
ない超電導材料を得んとするものである。
上するところは臨界電流密度が高く応用範囲の限定の少
ない超電導材料を得んとするものである。
（課題を解決するための手段）
上記の問題を解決するため本発明の超電導材料は１ ）
Ｌ ｎ ｌＭ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系超電導物質（ここで
ＬｎはＳ ｃ 、Ｙを含む希土類元素からなる群より選
ばれる１種もしくは複数種元素の組合せでありＭはＣａ
、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの組合せ）にＭｏをＭ ｏ
／ Ｃｕ比（原子比）が０．０００２〜０．０４の範囲
内で添加したことを特徴とする。
Ｌ ｎ ｌＭ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系超電導物質（ここで
ＬｎはＳ ｃ 、Ｙを含む希土類元素からなる群より選
ばれる１種もしくは複数種元素の組合せでありＭはＣａ
、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの組合せ）にＭｏをＭ ｏ
／ Ｃｕ比（原子比）が０．０００２〜０．０４の範囲
内で添加したことを特徴とする。
（実施例）
以下実施例に従い本発明の詳細な説明する。
実施例−１
最初にスパッタ法により作成した薄膜により説明する。
第１表に示した組合せにより酸化物微粉末を混合分散し
た後９００°Ｃ酸素雰囲気中に於て８時間仮焼、次ｔ、
：Ｍｏ０３（叉はＭｏ０２）の微粉末を加え混合分散し
その後３Ｏ０ｋｇ／ ｃ ｍ ”で加圧成形、最後に９
５０°Ｃ酸素雰囲気中に於て２時間焼結し直径４インチ
厚さ５ｍｍのターゲットを得る。Ｍｏの分散性が悪いと
きは焼結後微粉砕し再度焼結する。微粉末の混合割合は
成膜後ＩＣＰ分析や蛍光Ｘ線分析を行い膜の組成比がＬ
ｎ （Ｓｃ、Ｙを含む希土類元素）−Ｍ（アルカリ土類
）：Ｃｕ＝１：２：３近傍になるように補正する。
た後９００°Ｃ酸素雰囲気中に於て８時間仮焼、次ｔ、
：Ｍｏ０３（叉はＭｏ０２）の微粉末を加え混合分散し
その後３Ｏ０ｋｇ／ ｃ ｍ ”で加圧成形、最後に９
５０°Ｃ酸素雰囲気中に於て２時間焼結し直径４インチ
厚さ５ｍｍのターゲットを得る。Ｍｏの分散性が悪いと
きは焼結後微粉砕し再度焼結する。微粉末の混合割合は
成膜後ＩＣＰ分析や蛍光Ｘ線分析を行い膜の組成比がＬ
ｎ （Ｓｃ、Ｙを含む希土類元素）−Ｍ（アルカリ土類
）：Ｃｕ＝１：２：３近傍になるように補正する。
また第１表組合せＮ０９６に於てＢａとＳｒの比は１：
１である。尚組成比の補正時にはコーニング＃７０５
９ガラス基板を用いた。
１である。尚組成比の補正時にはコーニング＃７０５
９ガラス基板を用いた。
（後に述べる実際用いる基板にはＹが含まれるため）
第１表
次に得られたターゲットを用いＲＦマグネトロンスパッ
タ法により厚さ９００ｎｍの薄膜をＹＳＺ（イツトリウ
ム安定化ジルコニア）の焼結基板上に形成する。ここで
用いる基板は超電導物質とほぼ同じ線膨張係数を持った
ものがよい、スパッタ条件は初期真空度２．８＊１０−
’Ｔｏｒｒ、使用ガスＡｒ（７０％）０２（３Ｏ％）の
混合ガス、スパッタ時のガス圧１．５〜２．１）ｋｌｏ
−”Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃である。尚この時の成
膜速度は４〜５ｎｍ／ｍｉｎであった０次に９２０℃酸
素雲囲気中に於て３時間アニールして超電導薄膜を得る
。アニール後の冷却は２０℃／Ｈ程度の除冷である。
タ法により厚さ９００ｎｍの薄膜をＹＳＺ（イツトリウ
ム安定化ジルコニア）の焼結基板上に形成する。ここで
用いる基板は超電導物質とほぼ同じ線膨張係数を持った
ものがよい、スパッタ条件は初期真空度２．８＊１０−
’Ｔｏｒｒ、使用ガスＡｒ（７０％）０２（３Ｏ％）の
混合ガス、スパッタ時のガス圧１．５〜２．１）ｋｌｏ
−”Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃である。尚この時の成
膜速度は４〜５ｎｍ／ｍｉｎであった０次に９２０℃酸
素雲囲気中に於て３時間アニールして超電導薄膜を得る
。アニール後の冷却は２０℃／Ｈ程度の除冷である。
得られた超電導薄膜の臨界温度と臨界電流密度を測定し
た。臨界温度の測定はインダクタンス法、臨界電流密度
は４端子法（液体窒素冷却）による。
た。臨界温度の測定はインダクタンス法、臨界電流密度
は４端子法（液体窒素冷却）による。
結果を第１図と第２表に示す。
第１図は第１表Ｎｏｌの組成によるものでＭｏの添加量
による臨界温度と臨界電流密度の変化を示したものであ
る。この時の添加量はＭ ｏ ／ Ｃｕ比（原子比）で
示されている０図より判るようにＭｏを添加することに
より臨界電流密度は大幅に向上している、これはＭｏの
添加により粒界部の第２相析出を抑制しているためであ
る。この他にも僅かではあるが臨界温度の上昇も見られ
、この点も臨界電流密度の向上に影響を与えているもの
と思われる。尚添加ｊｌＯ，１の臨界温度（Ｔｃ、ｅｎ
ｄ）は６４にで液体窒素温度（７７Ｋ）以下であるのに
たいして超伝導状態にあるのは６０に綴物質が部分的に
できているためである。 また添加量には制限が有り
、少なすぎると臨界電流密度の向上はなく多すぎると臨
界温度、臨界電流密度共に低下するためＭｏの添加量は
Ｍ Ｏ／ Ｃｕ比（原子比）で０．０００２〜０．０４
の範囲内であることが望ましい、第２表は第１表に示し
た組成（Ｎ。
による臨界温度と臨界電流密度の変化を示したものであ
る。この時の添加量はＭ ｏ ／ Ｃｕ比（原子比）で
示されている０図より判るようにＭｏを添加することに
より臨界電流密度は大幅に向上している、これはＭｏの
添加により粒界部の第２相析出を抑制しているためであ
る。この他にも僅かではあるが臨界温度の上昇も見られ
、この点も臨界電流密度の向上に影響を与えているもの
と思われる。尚添加ｊｌＯ，１の臨界温度（Ｔｃ、ｅｎ
ｄ）は６４にで液体窒素温度（７７Ｋ）以下であるのに
たいして超伝導状態にあるのは６０に綴物質が部分的に
できているためである。 また添加量には制限が有り
、少なすぎると臨界電流密度の向上はなく多すぎると臨
界温度、臨界電流密度共に低下するためＭｏの添加量は
Ｍ Ｏ／ Ｃｕ比（原子比）で０．０００２〜０．０４
の範囲内であることが望ましい、第２表は第１表に示し
た組成（Ｎ。
１〜Ｎｏ ６ ）の超電導物質にＭｏをＭ ｏ ／ Ｃ
ｕ比で０．００２添加し時の臨界電流密度を添加無しの
比較例と共に示したものである。
ｕ比で０．００２添加し時の臨界電流密度を添加無しの
比較例と共に示したものである。
第２表
第２表より判るように超電導物質の組成が異なっても９
０に級セラミック超電導物質にはＭｏを添加することに
より臨界電流密度の向上がみられる。向上率は組成によ
りことなり希土類元素としてＨｏを用いたものの向上は
顕著である。
０に級セラミック超電導物質にはＭｏを添加することに
より臨界電流密度の向上がみられる。向上率は組成によ
りことなり希土類元素としてＨｏを用いたものの向上は
顕著である。
また得られた膜を電子顕微鏡で観察してみるとＭｏの添
加により面が僅かではあるが平滑化される傾向にある。
加により面が僅かではあるが平滑化される傾向にある。
この点も臨界電流密度向上に影響を与えている可能性が
ある。
ある。
尚実施例では薄膜成形法にスパッタ法を用いたが蒸着法
、プラズマ溶射法、イオンブレーティング法、クラスタ
ーイオンビーム法等でも効果は同じである。
、プラズマ溶射法、イオンブレーティング法、クラスタ
ーイオンビーム法等でも効果は同じである。
実施例−２
硝酸イツトリウム、酢酸バリウム、酢酸銅鋼を純水に入
れ加熱（９０℃）しながら攪拌分散させる。この時のイ
ツトリウム、バリウム、銅の比は１：２：３である１次
にこの液体にペンタエトキシモリブデンを加え同様に攪
拌分散させた後乾燥させ、さらに３Ｏ０″Ｃで加熱し燃
焼させる。（３Ｏ０℃で加熱すると初めは粘土状になる
が最後は燃焼して粉末状になる。）得られた粉末を８５
０℃酸素雰囲気中で８時間仮焼、４０（＞ｋｇ／ｃｍ”
で加圧成形した後９５０°Ｃ酸素雰囲気中に於て３時間
焼成し超電導材料を得る。仮焼、焼成後の冷却は共に２
０℃／Ｈ程度の除冷である。また本実施例に用いる原料
は炭素が多いため仮焼温度には注意が必要である。高過
ぎると表面が溶融しガスとして外部にでないため内部に
多くの炭素が取り残されてしまい臨界電流密度の低下を
招く。
れ加熱（９０℃）しながら攪拌分散させる。この時のイ
ツトリウム、バリウム、銅の比は１：２：３である１次
にこの液体にペンタエトキシモリブデンを加え同様に攪
拌分散させた後乾燥させ、さらに３Ｏ０″Ｃで加熱し燃
焼させる。（３Ｏ０℃で加熱すると初めは粘土状になる
が最後は燃焼して粉末状になる。）得られた粉末を８５
０℃酸素雰囲気中で８時間仮焼、４０（＞ｋｇ／ｃｍ”
で加圧成形した後９５０°Ｃ酸素雰囲気中に於て３時間
焼成し超電導材料を得る。仮焼、焼成後の冷却は共に２
０℃／Ｈ程度の除冷である。また本実施例に用いる原料
は炭素が多いため仮焼温度には注意が必要である。高過
ぎると表面が溶融しガスとして外部にでないため内部に
多くの炭素が取り残されてしまい臨界電流密度の低下を
招く。
得られた超電導材料の臨界電流密度を４端子法により測
定した。結果を第３表に示す。
定した。結果を第３表に示す。
第３表より°判るように粉末焼結超電導材料でもＭｏを
添加することにより顕著に臨界電流密度が向上している
。
添加することにより顕著に臨界電流密度が向上している
。
ここで焼結法がスパッタ法による薄膜に比べ臨界電流密
度が低いのはち密性が低いためと粒界部に欠陥が出来易
いためであり製造条件を詰めることによりＭｏの添加効
果をより引き出せるものと思われる。
度が低いのはち密性が低いためと粒界部に欠陥が出来易
いためであり製造条件を詰めることによりＭｏの添加効
果をより引き出せるものと思われる。
第３表
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば粒界部に析出する第２
相を抑制することが出来るため多結晶体でも高臨界電流
密度の超電導材料を得ることが可能となる。そのため応
用上の制約が少なくなり様々な優れた特性を持つ超伝導
材料を様々な分野に使用出来る。
相を抑制することが出来るため多結晶体でも高臨界電流
密度の超電導材料を得ることが可能となる。そのため応
用上の制約が少なくなり様々な優れた特性を持つ超伝導
材料を様々な分野に使用出来る。
第１図は本発明のＭｏの添加量による臨界温度と臨界電
流密度の変化を示した図である。 以上
流密度の変化を示した図である。 以上
Claims (1)
- １）Ｌｎ＿１Ｍ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７−ｙ系超電導物質（
ここでＬｎはＳｃ、Ｙを含む希土類元素からなる群より
選ばれる１種もしくは複数種元素の組合せでありＭはＣ
ａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの組合せ）にＭｏをＭｏ／
Ｃｕ比（原子比）が０．０００２〜０．０４の範囲内で
添加したことを特徴とする超電導材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036688A JPH01212229A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 超電導材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036688A JPH01212229A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 超電導材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01212229A true JPH01212229A (ja) | 1989-08-25 |
Family
ID=12476765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63036688A Pending JPH01212229A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 超電導材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01212229A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5583093A (en) * | 1991-03-22 | 1996-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal oxide material with Ln, Sr, Cu, O, optionally Ca, and at least one of Fe, Co, Ti, V, Ge, Mo, and W |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63036688A patent/JPH01212229A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5583093A (en) * | 1991-03-22 | 1996-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal oxide material with Ln, Sr, Cu, O, optionally Ca, and at least one of Fe, Co, Ti, V, Ge, Mo, and W |
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