JPH02116615A - Oxide superconducting material - Google Patents

Oxide superconducting material

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JPH02116615A
JPH02116615A JP63267969A JP26796988A JPH02116615A JP H02116615 A JPH02116615 A JP H02116615A JP 63267969 A JP63267969 A JP 63267969A JP 26796988 A JP26796988 A JP 26796988A JP H02116615 A JPH02116615 A JP H02116615A
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JP
Japan
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oxide superconducting
superconducting material
sample
present
boron
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JP63267969A
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Japanese (ja)
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Satoru Maruyama
哲 丸山
Makoto Furubayashi
古林 眞
Hironobu Sawada
澤田 博信
Hiroshi Watanabe
浩 渡辺
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Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase the critical current density of a Bi-Sr-Ca-Cu oxide superconducting material by incorporating boron into the oxide superconducting material. CONSTITUTION:Boron is incorporated into a Bi-Sr-Ca-Cu oxide superconducting material to obtain an oxide superconducting material represented by a formula BxBiaSrbCacCudOe (where x:a=(0.005-7):1, especially (0.005-3.5):1 and a:b:c:d=1:1:1:2).

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、B1−3r−Ca−Cu系の酸化物超伝導材
料の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to improvements in B1-3r-Ca-Cu based oxide superconducting materials.

〈従来の技術〉 ビスマス系層状化合物は、B14TisO+tを始めと
して、種々の類縁化合物を構成している。
<Prior Art> Bismuth-based layered compounds constitute various related compounds including B14TisO+t.

従来、これらビスマス系層状化合物は、主として誘電体
として考えられていた。  しかし、近年、ビスマス系
銅酸化物、具体的にはBL−3r−Ca−Cu系酸化物
が、従来のビスマス系層状化合物と同様な層状結晶構造
をとりながら導電性を示し、しかも、100に以上の臨
界温度を示す超伝導相を有することが報告された(前出
ら、金R5B巻2号、p、2,1988) 。
Conventionally, these bismuth-based layered compounds have been considered mainly as dielectrics. However, in recent years, bismuth-based copper oxides, specifically BL-3r-Ca-Cu-based oxides, have a layered crystal structure similar to that of conventional bismuth-based layered compounds and exhibit electrical conductivity. It has been reported that the material has a superconducting phase exhibiting a critical temperature above (Ibid. et al., KinR5B Vol. 2, p. 2, 1988).

一般に、超伝導体は臨界温度以下で超伝導状態となり、
電気抵抗ゼロおよび完全反磁性を示す。
Generally, superconductors become superconducting below a critical temperature,
Exhibits zero electrical resistance and perfect diamagnetism.

また、超伝導状態にある超伝導体に臨界電流密度以上の
電流を流すと、超伝導状態が破壊され、常伝導を示すよ
うになる。 実用的な超伝導体を得るためには、臨界温
度および臨界電流密度が高いことが必要とされる。
Furthermore, when a current higher than the critical current density is passed through a superconductor in a superconducting state, the superconducting state is destroyed and the superconductor becomes normal conductive. High critical temperatures and critical current densities are required to obtain practical superconductors.

〈発明が解決しようとする課題〉 一般に、上記のB1−3r−Ca−Cu系酸化物超伝導
材料は、100〜ll0K程度の臨界温度を有する相、
70〜80に程度の臨界温度を有する相および10〜2
0に程度の臨界温度を有する相から構成され、単一相と
はならない。
<Problems to be Solved by the Invention> Generally, the above B1-3r-Ca-Cu-based oxide superconducting material has a phase having a critical temperature of about 100 to 110K,
Phases with critical temperatures of the order of 70-80 and 10-2
It is composed of phases with a critical temperature of about 0, and is not a single phase.

しかも、100〜110に程度の臨界温度を示す相の体
積分率が小さいため、ll0K程度の臨界温度が実現し
ても、その温度における臨界電流密度は小さい。 また
、70〜80Kにて使用する場合でも、10〜20に程
度の臨界温度を示す相の存在のため、高い臨界電流密度
が得られない。 さらに、B1−3r−Ca−Cu系酸
化物超伝導材料は緻密な組織構造を形成しにくく、この
ことも高い臨界電流密度が得られない原因となっている
Moreover, since the volume fraction of the phase exhibiting a critical temperature of about 100 to 110 degrees Celsius is small, even if a critical temperature of about 110K is achieved, the critical current density at that temperature is small. Further, even when used at 70 to 80K, a high critical current density cannot be obtained due to the presence of a phase exhibiting a critical temperature of about 10 to 20K. Furthermore, the B1-3r-Ca-Cu-based oxide superconducting material is difficult to form a dense microstructure, which is also a cause of not being able to obtain a high critical current density.

このような事実から、BL−3r−Ca−Cu系酸化物
のように臨界温度の異なる複数の相が存在する超伝導材
料でも、各相がそれぞれ緻密で連続した構造を有し、特
に高い臨界温度を有する相の体積分率が大きければ、十
分な臨界電流密度が得られるものと考えられる。
Based on these facts, even in superconducting materials such as BL-3r-Ca-Cu oxides, which have multiple phases with different critical temperatures, each phase has a dense and continuous structure, and a particularly high critical temperature It is considered that a sufficient critical current density can be obtained if the volume fraction of the phase having temperature is large.

B1−3r−Ca−Cu系酸化物超伝導材料が有するこ
れらの問題に対し、pbを添加して焼結後、さらに89
0℃程度で10日間アニルすることにより臨界温度11
0に程度の相の体積分率を向上させることができる旨の
報告がなされている[M、Takano、Japane
se Journal ofApplied  Phy
sics、27  L1041.(1988))  。
To solve these problems of B1-3r-Ca-Cu-based oxide superconducting materials, after adding PB and sintering, 89
By annealing at about 0℃ for 10 days, the critical temperature 11
It has been reported that the volume fraction of the phase can be increased to about 0 [M, Takano, Japan
se Journal of Applied Phys.
sics, 27 L1041. (1988)).

しかし、pbは蒸発し易いため、焼成時に炉壁を汚染し
易いばかりでなく、焼結体内部の均一性が損なわれる原
因となる。
However, since Pb easily evaporates, it not only tends to contaminate the furnace wall during firing, but also causes loss of uniformity inside the sintered body.

本発明は、このような事情からなされたものであり、高
い臨界電流密度を示すB1−3r−Ca−Cu系酸化物
超伝導材料を提供することを目的とする。
The present invention was made under these circumstances, and an object of the present invention is to provide a B1-3r-Ca-Cu-based oxide superconducting material that exhibits a high critical current density.

く課題を解決するための手段〉 上記目的は、下記(1)および(2)の本発明により達
成される。
Means for Solving the Problems> The above object is achieved by the present invention as described in (1) and (2) below.

(1)ビスマス、ストロンチウム、カルシウムおよび銅
を含有する酸化物超伝導材料であって、 ホウ素を含有することを特徴とする酸化物超伝導材料。
(1) An oxide superconducting material containing bismuth, strontium, calcium, and copper, which is characterized by containing boron.

(2)ホウ素の含有量が、原子比で ホウ素:ビスマス=0.005 : 1r−7: 1で
ある上記(1)に記載の酸化物超伝導材料。
(2) The oxide superconducting material according to (1) above, wherein the boron content is boron:bismuth=0.005:1r-7:1 in atomic ratio.

くイ乍用〉 本発明の酸化物超伝導材料は、ビスマス、ストロンチウ
ム、カルシウムおよび銅を含有するB 1−3r−Ca
−Cu系酸化物超伝導材料にホウ素が添加されて構成さ
れる。
For use> The oxide superconducting material of the present invention is a B1-3r-Ca containing bismuth, strontium, calcium and copper.
- Constructed by adding boron to a Cu-based oxide superconducting material.

本発明の酸化物超伝導材料中において、ホウ素は絶縁性
のホウ酸ストロンチウムとして存在し、これは超伝導性
を有するB1−5r−Ca−Cu系酸化物と複合組織を
構成すると考えられる。
In the oxide superconducting material of the present invention, boron exists as insulating strontium borate, which is considered to form a composite structure with the B1-5r-Ca-Cu-based oxide having superconductivity.

この複合組織中において、はぼ球状の結晶を形成するホ
ウ酸ストロンチウムは、B1−5r−Ca−Cu系酸化
物の板状の結晶同士を緻密に結合させていると考えられ
る。
In this composite structure, strontium borate, which forms spherical crystals, is thought to tightly bond the plate-shaped crystals of the B1-5r-Ca-Cu-based oxide.

また、この複合組織中のB1−5r−Ca−Cu系酸化
物は、焼成温度を選択することにより臨界温度的80に
のほぼ単一相から構成される超伝導材料とすることがで
き、また、より低い温度にて焼成することにより、臨界
温度の異なる2相以上から構成される超伝導材料とする
ことができる。 しかも、2相以上から構成される場合
、臨界温度約110にの相の体積分率を向上させること
ができる。
In addition, the B1-5r-Ca-Cu-based oxide in this composite structure can be made into a superconducting material composed of almost a single phase at a critical temperature of 80°C by selecting the firing temperature. By firing at a lower temperature, a superconducting material composed of two or more phases with different critical temperatures can be obtained. Moreover, when it is composed of two or more phases, the volume fraction of the phases at a critical temperature of about 110 can be increased.

く具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成を、詳細に説明する。Specific composition> Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be explained in detail.

本発明の酸化物超伝導材料は、ビスマス、ストロンチウ
ム、カルシウムおよび銅を含有し、これらに加え、さら
にホウ素を含有する。
The oxide superconducting material of the present invention contains bismuth, strontium, calcium, and copper, and in addition to these, further contains boron.

本発明の酸化物超伝導材料の好ましい組成(原子比)は
、下記式で表わされる範囲である。
The preferred composition (atomic ratio) of the oxide superconducting material of the present invention is within the range expressed by the following formula.

[式] %式% 上記式において、x:a=o、005〜7:1、特に0
.005〜3.5:1であることが好ましい。 Bの含
有量が上記範囲未満であると本発明の効果が低く、上記
範囲を超えると第2相の存在割合が太き(なり、超伝導
特性を明瞭には示さな(なる。
[Formula] %Formula% In the above formula, x:a=o, 005 to 7:1, especially 0
.. The ratio is preferably 0.005 to 3.5:1. If the B content is less than the above range, the effect of the present invention will be low, and if it exceeds the above range, the second phase will have a large proportion and will not clearly exhibit superconducting properties.

また、a、b、cおよびdの好ましい範囲は、下記の通
りである。
Moreover, the preferable ranges of a, b, c and d are as follows.

0.5≦a≦2.5 0.7≦b≦1.3 0.7≦C≦1.3 0.3≦d≦2.5 a、b、cおよびdが上記範囲内であれば、上記式で表
わされる酸化物は超伝導性を有するものとなる。 なお
、良好な超伝導特性を得るためには、上記式において、
a:b:c:d=1+l:1:2であることが好ましい
0.5≦a≦2.5 0.7≦b≦1.3 0.7≦C≦1.3 0.3≦d≦2.5 If a, b, c, and d are within the above ranges , the oxide represented by the above formula has superconductivity. In addition, in order to obtain good superconducting properties, in the above formula,
It is preferable that a:b:c:d=1+l:1:2.

上記式において、x=O1すなわちBを含有しない酸化
物超伝導材料は、例えば、「金属。
In the above formula, x=O1, that is, an oxide superconducting material that does not contain B is, for example, "metal.

58巻2号、第2頁、(1988)、前出」に記載され
ている。
58, No. 2, p. 2, (1988), supra.

上記したような本発明の酸化物超伝導材料の組成は、E
PMA等により測定することができる。
The composition of the oxide superconducting material of the present invention as described above is E
It can be measured using PMA or the like.

なお、上記式における酸素の含有量比eは通常4〜5程
度であるが、超伝導特性を損なわない限り、この範囲を
外れていてもよい。
Note that the oxygen content ratio e in the above formula is usually about 4 to 5, but it may be outside this range as long as the superconducting properties are not impaired.

このような本発明の酸化物超伝導材料は、層状結晶構造
を有し、走査型電子顕微鏡等では、板状結晶の集合体か
ら構成されていることが観察される。
Such an oxide superconducting material of the present invention has a layered crystal structure, and is observed to be composed of an aggregate of plate-shaped crystals under a scanning electron microscope or the like.

本発明の酸化物超伝導材料中において、ホウ素はホウ酸
ストロンチウムとして存在する。
In the oxide superconducting material of the present invention, boron is present as strontium borate.

ホウ酸ストロンチウムは化学量論組成ではSrs Bz
 Oaであるが、本発明・ではこの組成から偏倚したも
のであってもよい。
Strontium borate has a stoichiometric composition of Srs Bz
Although the composition is Oa, in the present invention, a composition deviating from this composition may be used.

なお、ホウ酸ストロンチウムの存在は、X線回折により
確認することができる。
Note that the presence of strontium borate can be confirmed by X-ray diffraction.

本発明の酸化物超伝導材料中において、ホウ酸ストロン
チウムはビスマス、ストロンチウム、カルシウムおよび
銅を含有するB1−5r−Ca−Cu系酸化物と複合体
を形成する。
In the oxide superconducting material of the present invention, strontium borate forms a complex with a B1-5r-Ca-Cu based oxide containing bismuth, strontium, calcium and copper.

この複合体とは、具体的には、板状結晶をなすビスマス
系酸化物と、はぼ球状に近い結晶のホウ酸ストロンチウ
ムよりなる。
Specifically, this complex consists of a bismuth-based oxide in the form of plate-like crystals and strontium borate in the form of nearly spherical crystals.

このような複合組織は、走査型電子顕微鏡、X線回折等
により確認することができる。
Such a composite structure can be confirmed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, etc.

上記のような複合組織を有するため、B1−3r−Ca
−Cu系酸化物は緻密に連続した構造を有することにな
り、結果として臨界電流密度が向上する。
Because it has the above-mentioned composite structure, B1-3r-Ca
The -Cu-based oxide has a dense and continuous structure, and as a result, the critical current density is improved.

なお、この場合、緻密であることは、通常のビスマス系
酸化物超伝導体に比べ、焼成時の収縮率が大きくなるこ
とでわかる。
In this case, the denseness can be seen from the fact that the shrinkage rate during firing is greater than that of a normal bismuth-based oxide superconductor.

なお、B1−3r−Ca−Cu系酸化物は、後述するよ
うに焼成条件を選択することにより、はぼ単一相から構
成することができ、また、異なる臨界温度を有する複数
の相から構成することもできる。
The B1-3r-Ca-Cu-based oxide can be composed of almost a single phase by selecting the firing conditions as described below, or it can be composed of multiple phases having different critical temperatures. You can also.

複数の相から構成される場合、各相それぞれが緻密に連
続した構造を有し、特に臨界温度約110にの相の体積
分率がホウ素を含有しない場合と比べ格段と向上するの
で、その温度を臨界温度として使用する場合、高い臨界
電流密度が実現する。
When composed of multiple phases, each phase has a dense and continuous structure, and the volume fraction of the phase at a critical temperature of about 110 ℃ is significantly improved compared to the case without boron. A high critical current density is achieved when using as critical temperature.

本発明の酸化物超伝導材料は、公知のセラミック製造プ
ロセスに従い製造することができる。 そして、その場
合に本発明の効果は実現するものである。
The oxide superconducting material of the present invention can be manufactured according to known ceramic manufacturing processes. In that case, the effects of the present invention are realized.

具体的には、本発明の酸化物超伝導材料は、例えば下記
のようにして製造することが好ましい。
Specifically, the oxide superconducting material of the present invention is preferably manufactured, for example, as follows.

ビスマス、ストロンチウム、カルシウム、銅およびホウ
素の原料としては、これらの酸化物あるいは炭酸塩を用
いることが好ましい。
As raw materials for bismuth, strontium, calcium, copper, and boron, oxides or carbonates thereof are preferably used.

具体的には、ビスマスおよび銅は酸化物を、カルシウム
およびストロンチウムは炭酸塩を用いることが好ましく
、例えば、二酸化ビスマス、炭酸ストロンチウム、炭酸
カルシウムおよび酸化第二銅が好適である。
Specifically, it is preferable to use oxides for bismuth and copper, and carbonates for calcium and strontium. For example, bismuth dioxide, strontium carbonate, calcium carbonate, and cupric oxide are preferable.

また、ホウ素の原料としては、酸化ホウ素を用いること
が好ましい。
Further, as the raw material for boron, it is preferable to use boron oxide.

これらの原料化合物を、ビスマス、ストロンチウム、カ
ルシウム、銅およびホウ素が本発明の組成比となるよう
にボールミル等の公知の手段により粉砕・混合する。 
なあ、粉砕・混合は、湿式にて行なわれることが好まし
い。
These raw material compounds are ground and mixed by a known means such as a ball mill so that bismuth, strontium, calcium, copper and boron have the composition ratio of the present invention.
Incidentally, it is preferable that the grinding and mixing be carried out in a wet manner.

得られた混合物を、ボールミル等により粉砕し、さらに
、平均粒径2〜3μm程度まで微粉砕して原料粉体を得
る。
The obtained mixture is pulverized using a ball mill or the like, and further finely pulverized to an average particle size of about 2 to 3 μm to obtain a raw material powder.

得られた原料粉体を、空気中あるいは酸素雰囲気を制御
した雰囲気中で、700〜780℃にて5〜25時間仮
焼する。 得られた仮焼粉を、ライカイ機、ボールミル
等を用いて平均粒径1〜2μmに粉砕し、必要に応じて
バインダと混合した後、所望の形状に成形する。 用い
るバインダに特に制限はなく、ポリビニルアルコール等
の公知の有機系バインダを用いればよい。
The obtained raw material powder is calcined at 700 to 780° C. for 5 to 25 hours in air or in an atmosphere with a controlled oxygen atmosphere. The obtained calcined powder is pulverized to an average particle size of 1 to 2 μm using a grinder, a ball mill, etc., mixed with a binder if necessary, and then molded into a desired shape. There are no particular restrictions on the binder used, and any known organic binder such as polyvinyl alcohol may be used.

得られた成形体を焼成する。The obtained molded body is fired.

焼成雰囲気は、空気中あるいは酸素雰囲気を制御した雰
囲気中であることが好ましい。
The firing atmosphere is preferably air or an atmosphere with a controlled oxygen atmosphere.

また、焼成時の保持温度は840〜900℃であること
が好ましい。 なお、組成等の条件によっても異なるが
、焼成温度を860℃以上900℃以下とすることによ
り、B1−3r−Ca−Cu系酸化物を臨界温度約80
にのほぼ単一相とすることができる。 また、焼成温度
を840℃以上860℃未満とすることにより、臨界温
度の異なる複数の相から構成することができる。 そし
て、この場合、臨界温度約110にの相の体積分率を、
ホウ素を含まない場合と比べ格段と向上させることがで
きる。
Moreover, it is preferable that the holding temperature during firing is 840 to 900°C. Although it varies depending on conditions such as composition, by setting the firing temperature to 860°C or more and 900°C or less, the B1-3r-Ca-Cu-based oxide can be heated to a critical temperature of about 80°C.
It can be almost a single phase. Further, by setting the firing temperature to 840° C. or higher and lower than 860° C., it is possible to configure the structure from a plurality of phases having different critical temperatures. And in this case, the volume fraction of the phase at a critical temperature of about 110 is
This can be significantly improved compared to the case where boron is not included.

この場合の110に相の体積分率は、10%以上、特に
15%以上とすることができる。
The volume fraction of the 110 phase in this case can be 10% or more, particularly 15% or more.

温度保持時間は5〜50時間であることが好ましい。The temperature holding time is preferably 5 to 50 hours.

本発明の超伝導材料は、このようにして製造される焼結
体のほか、厚膜あるいは薄膜にも適用することができる
The superconducting material of the present invention can be applied not only to the sintered body produced in this manner but also to thick or thin films.

厚膜は、上記組成有する原料粉末とバインダ、溶剤等を
混合したペーストを印刷法等により基板上に塗布し、こ
れを焼成して形成すればよい。 また、必要に応じて適
当な熱処理を行なってもよい。
The thick film may be formed by applying a paste prepared by mixing a raw material powder having the above composition with a binder, a solvent, etc. onto a substrate by a printing method, and firing the paste. Further, appropriate heat treatment may be performed as necessary.

薄膜とする場合、例えばスパッタ等の気相成膜法により
成膜し、これに熱処理を施して超伝導性を付与すること
が好ましい。
In the case of forming a thin film, it is preferable to form the film by a vapor phase film forming method such as sputtering, and then heat-treat the film to impart superconductivity.

〈実施例〉 以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳
細に説明する。
<Example> Hereinafter, the present invention will be explained in further detail by giving specific examples of the present invention.

三酸化ビスマス、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム
、酸化第二銅を、原子比でBi:Sr:Ca:Cu=1
:1:1:2となるように秤量した。 また、B:Bi
 =1.5: 1となるように秤量した。
Bismuth trioxide, strontium carbonate, calcium carbonate, and cupric oxide in an atomic ratio of Bi:Sr:Ca:Cu=1
:1:1:2. Also, B: Bi
=1.5: It was weighed so that it would be 1.

これらを磁器製′のボールミルを用いて湿式混合した後
、粗粉砕を行なった。 次いで微粉砕を行ない、平均粒
径2μmの原料粉体を得た。
These were wet mixed using a porcelain ball mill and then coarsely ground. Next, fine pulverization was performed to obtain a raw material powder with an average particle size of 2 μm.

この原料粉体を空気中で780℃にて10時間仮焼した
。 仮焼粉を、ボールミルを用いて平均粒径2μmに粉
砕し、バインダとしてポリビニルアルコールを用い、直
径10 m m s厚さ2mmのベレット状の成形体を
得た。
This raw material powder was calcined in air at 780°C for 10 hours. The calcined powder was pulverized to an average particle size of 2 μm using a ball mill, and using polyvinyl alcohol as a binder, a pellet-shaped molded body with a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm was obtained.

得られた成形体を、ジルコニア製のサヤ中に入れ、上ブ
タをして電気炉中で10時間焼成し、本発明の酸化物超
伝導材料サンプル(サンプルNo、1)を得た。 焼成
温度は、870℃とした。
The obtained molded body was placed in a zirconia pod, covered with a lid, and fired in an electric furnace for 10 hours to obtain an oxide superconducting material sample of the present invention (sample No. 1). The firing temperature was 870°C.

また、原料組成をBi :Sr:Ca:Cu=1:1:
1:1.5、B:Bi=3:1となるようにし、焼成温
度を860℃とした他はサンプルN091と同様にして
、サンプルNO12を作製した。
In addition, the raw material composition was Bi:Sr:Ca:Cu=1:1:
Sample No. 12 was produced in the same manner as Sample No. 091, except that the ratio of B:Bi was 1:1.5, and the firing temperature was 860° C..

さらに、比較のために、Bを添加しなかった他はサンプ
ルNo、1およびサンプルNo、2と同様にして、それ
ぞれサンプルNo、11およびサンプルNo、12を作
製した。
Furthermore, for comparison, Sample No. 11 and Sample No. 12 were prepared in the same manner as Sample No. 1 and Sample No. 2, except that B was not added.

得られた各サンプルに銀電極を取り付け、直流四端子法
により超伝導特性を評価した。
A silver electrode was attached to each of the obtained samples, and the superconducting properties were evaluated using the DC four-terminal method.

第1a図にサンプルNo、lおよび11の抵抗率の温度
依存性を、第1b図にサンプルNo、2および12の抵
抗率の温度依存性を示す。 なお、第1a図および第1
b図は、電流密度I A / c m ”にて測定した
結果である。
FIG. 1a shows the temperature dependence of the resistivity of samples Nos. 1, 1 and 11, and FIG. 1b shows the temperature dependence of the resistivity of samples Nos. 2 and 12. In addition, Figure 1a and Figure 1
Figure b shows the results measured at a current density IA/cm''.

また、これらのサンプルの40Kにおける臨界電流密度
を、直流四端子法により測定した。
In addition, the critical current density of these samples at 40K was measured by a DC four-terminal method.

また、サンプル割面の組織を走査型電子顕微鏡により観
察した。
In addition, the structure of the cut surface of the sample was observed using a scanning electron microscope.

第2a図および第2b図に、それぞれサンプルNo、1
およびサンプルNo、11割面の走査型電子顕微鏡写真
のトレース図を、第3a図および第3b図に、それぞれ
サンプルNo、2およびサンプルNo、12割面の走査
型電子顕微鏡写真のトレース図を示す。 なお、これら
は倍率1000倍にて観察した結果である。
Samples No. 1 and 1 are shown in FIG. 2a and FIG. 2b, respectively.
Figures 3a and 3b show traces of scanning electron micrographs of sample No. 2 and sample No. 12 section, respectively. . Note that these are the results of observation at a magnification of 1000 times.

さらに、サンプルのX線回折パターンを解析した。Furthermore, the X-ray diffraction pattern of the sample was analyzed.

第4a図および第4b図に、各サンプルのX線回折チャ
ートを示す。
Figures 4a and 4b show X-ray diffraction charts for each sample.

第1a図から、サンプルN091の抵抗率0となる臨界
温度Tcは73にであり、抵抗変化の様子から、はぼ単
一相から構成されていることがわかる。 そして、サン
プルNo、11のTcは40にであり、常伝導状態での
抵抗率は低いが、不純物相と推定される相が析出し、サ
ンプルNo、1のように単一相比されていないことがわ
かる。
From FIG. 1a, it can be seen that the critical temperature Tc at which the resistivity of sample N091 becomes 0 is 73, and from the appearance of resistance change, it is found that it is composed of almost a single phase. The Tc of sample No. 11 is 40, and the resistivity in the normal conduction state is low, but a phase presumed to be an impurity phase precipitates, and it is not a single phase ratio like sample No. 1. I understand that.

また、第1b図から、サンプルNo、2の舐抗率Oとな
る臨界温度Tcは72にであり、しかも、ll0K付近
で急激な抵抗減少がみもれる。 この測定では、電流密
度をI A / c m ”としたが、0.5A/cm
”の電流密度にて測定したとき、サンプルNo、2はl
l0Kで抵抗値ゼロを示した。
Further, from FIG. 1b, the critical temperature Tc at which the licking resistance of sample No. 2 becomes O is 72, and a rapid decrease in resistance is observed near 110K. In this measurement, the current density was set as IA/cm'', but 0.5A/cm
When measured at a current density of ”, sample No. 2
The resistance value was zero at 10K.

サンプルNo、12のTcは45にであり、常伝導状態
における抵抗値はサンプルNo、2に比べて低いが、l
l0K相が殆ど存在しないことがわかる。
The Tc of sample No. 12 is 45, and the resistance value in the normal conduction state is lower than that of sample No. 2, but l
It can be seen that there is almost no l0K phase.

また、サンプルNo、2およびサンプルNo、12の臨
界温度110に相の体積分率を交流磁化率により測定し
た。 この結果、サンプルNo、2では15%であり、
サンプルNo、12では2%であった。
Further, the volume fraction of the phase at the critical temperature 110 of Sample No. 2 and Sample No. 12 was measured by alternating current magnetic susceptibility. As a result, it is 15% for sample No. 2,
In sample No. 12, it was 2%.

また、臨界電流密度は、サンプルNo、1では57A/
cm”、サンプルNO62では42A/Cm2.サンプ
ルNo、11では2A/cm”、−サンプルNo、12
では2 A / c m ”であり、Bを含有する本発
明のサンプルは、Bを含有しない比較サンプルと比べ臨
界電流密度が20倍以上に向上していることがわかる。
In addition, the critical current density is 57A/ for sample No. 1.
cm", 42A/cm2 for sample No. 62. 2A/cm" for sample No. 11, -sample No. 12
2 A/cm'', and it can be seen that the sample of the present invention containing B has a critical current density that is 20 times or more higher than that of the comparative sample that does not contain B.

第2a図および第3a図から、本発明のサンプルは、板
状結晶と球状結晶との複合組織から構成されていること
がわかる。 なお、組成分析の結果、板状結晶はB1−
3r−Ca−Cu系酸化物から構成されており、球状結
晶はホウ酸ストロンチウムから構成されていると考えら
れた。
From FIGS. 2a and 3a, it can be seen that the sample of the present invention is composed of a composite structure of plate-like crystals and spherical crystals. In addition, as a result of composition analysis, the plate-like crystals are B1-
The spherical crystals were considered to be composed of strontium borate.

これに対し、第2b図および第3b図に示される比較サ
ンプルは、板状結晶のみから構成されている。
In contrast, the comparative samples shown in FIGS. 2b and 3b consist only of plate-shaped crystals.

また、第4図a図および第4bに示されるX線回折チャ
ートでは、ホウ酸ストロンチウムのピークが、B1−3
r−Ca−Cu系酸化物のピークから明瞭に分離して観
察される。 なお、これらの図において、Aはホウ酸ス
トロンチウムの(113)ピークであり、Bはホウ酸ス
トロンチウムの(104)ピークである。
Furthermore, in the X-ray diffraction charts shown in Figures 4a and 4b, the peak of strontium borate is B1-3.
It is observed clearly separated from the r-Ca-Cu-based oxide peak. In these figures, A is the (113) peak of strontium borate, and B is the (104) peak of strontium borate.

なお、上記実施例では、B:Biが1.5=1および3
:1の酸化物超伝導材料について本発明の効果を確認し
たが、これらに限らず、B:Bi=0.005〜7:1
の範囲内であれば、超伝導特性を大幅に損なうことなく
臨界電流密度を向上できることが確認された。
In addition, in the above example, B:Bi is 1.5=1 and 3
Although the effect of the present invention was confirmed for the oxide superconducting material of B:Bi=0.005 to 7:1, the present invention is not limited to these.
It was confirmed that within the range of , the critical current density can be improved without significantly impairing the superconducting properties.

上記実施例から、本発明の効果が明らかである。The effects of the present invention are clear from the above examples.

〈発明の効果〉 本発明によれば、緻密に連続した構造を有するB 1−
3r−Ca−Cu系酸化物超伝導材料が実現し、臨界電
流密度が向上する。
<Effects of the Invention> According to the present invention, B1- having a dense continuous structure
A 3r-Ca-Cu based oxide superconducting material is realized and the critical current density is improved.

本発明の酸化物超伝導材料は、焼成条件を選択すること
により、はぼ単一相から構成することができるため、こ
のことによっても臨界電流密度が向上する。
The oxide superconducting material of the present invention can be composed of almost a single phase by selecting firing conditions, and this also improves the critical current density.

また、これとは別の焼成条件を選択することにより、異
なる臨界温度を有する複数の相から構成することもでき
る。 この場合、各相それぞれが緻密に連続した構造を
有し、特に臨界温度約110にの相の体積分率がホウ素
を含有しない場合と比べ格段と向上するので、その温度
を臨界温度として使用する場合、高い臨界電流密度が実
現する。
Furthermore, by selecting different firing conditions, it is also possible to construct the film from a plurality of phases having different critical temperatures. In this case, each phase has a dense and continuous structure, and in particular, the volume fraction of the phase at a critical temperature of about 110 is significantly improved compared to the case without boron, so that temperature is used as the critical temperature. In this case, high critical current densities are achieved.

また、このような本発明の酸化物超伝導材料は、通常の
セラミック焼成プロセスにより製造することができるた
め、生産性に優れる。
Further, the oxide superconducting material of the present invention can be manufactured by a normal ceramic firing process, and therefore has excellent productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

抵 抗(xlO−3n) 第1a図および第1b図は、酸化物超伝導材料の抵抗率
の温度依存性を示すグラフである。 第2a図、第2b図、第3a図および第3b図は、結晶
の構造を示す図面代用写真であって、酸化物超伝導材料
の走査型電子顕微鏡写真である。 第4a図および第4b図は、酸化物超伝導材料のX線回
折チャートである。 F I G、 lb 度 (に) ■ G。 ■ G。
Resistance (xlO-3n) Figures 1a and 1b are graphs showing the temperature dependence of resistivity of oxide superconducting materials. FIGS. 2a, 2b, 3a, and 3b are photographs substituted for drawings showing the crystal structure, and are scanning electron micrographs of the oxide superconducting material. Figures 4a and 4b are X-ray diffraction charts of oxide superconducting materials. F I G, lb degree (to) ■ G. ■G.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ビスマス、ストロンチウム、カルシウムおよび銅
を含有する酸化物超伝導材料であって、 ホウ素を含有することを特徴とする酸化物超伝導材料。
(1) An oxide superconducting material containing bismuth, strontium, calcium, and copper, which is characterized by containing boron.
(2)ホウ素の含有量が、原子比で ホウ素:ビスマス=0.005:1〜7:1である請求
項1に記載の酸化物超伝導材料。
(2) The oxide superconducting material according to claim 1, wherein the boron content is in an atomic ratio of boron:bismuth=0.005:1 to 7:1.
JP63267969A 1988-10-24 1988-10-24 Oxide superconducting material Pending JPH02116615A (en)

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