JPH0227612A - 酸化物系超電導線材 - Google Patents
酸化物系超電導線材Info
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- JPH0227612A JPH0227612A JP63176405A JP17640588A JPH0227612A JP H0227612 A JPH0227612 A JP H0227612A JP 63176405 A JP63176405 A JP 63176405A JP 17640588 A JP17640588 A JP 17640588A JP H0227612 A JPH0227612 A JP H0227612A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 12
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- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 10
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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
- 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
Landscapes
- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は酸化物系超電導線材に係り、特に線状基体上
に複合酸化物超電導体の層を形成した超電導線材に関す
る。
に複合酸化物超電導体の層を形成した超電導線材に関す
る。
（従来の技術）
１９８６年にベドノルツらが、Ｌａ −Ｂａ −Ｃｕ
−０系複合酸化物で、高い臨界温度（Ｔｃ）を有する超
電導物質の存在を示して以来、Ｔｃが急激に上昇し、１
９８７年２月にはＴｃ ＝ ９０ Ｋ 、 １９８８年
１月には１０５に、 ２月には１２５Ｋまで達した。
−０系複合酸化物で、高い臨界温度（Ｔｃ）を有する超
電導物質の存在を示して以来、Ｔｃが急激に上昇し、１
９８７年２月にはＴｃ ＝ ９０ Ｋ 、 １９８８年
１月には１０５に、 ２月には１２５Ｋまで達した。
これにより液体窒素を冷媒とする超電導体の実用化の可
能性が高まってきた。
能性が高まってきた。
これまでに発見されている高いＴｃを持つ物質としては
、Ｌｎ −Ｂａ −Ｃｕ −０系、 Ｂｔ−５ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０系、 Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ Ｃｕ Ｏ
系があり、いずれも基本的な結晶構造はペロブスカイト
構造を持っている。
、Ｌｎ −Ｂａ −Ｃｕ −０系、 Ｂｔ−５ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０系、 Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ Ｃｕ Ｏ
系があり、いずれも基本的な結晶構造はペロブスカイト
構造を持っている。
上記複合酸化物超電導体は、焼結体、薄膜、単結晶、線
材など様々な形態での応用研究が行われている。
材など様々な形態での応用研究が行われている。
ところで、超電導体を線材化使用しようとするときには
、これまで （１）金属シース材に超電導粉末を詰めた後線引きする
、 （２）線状あるいは板状基体上に超電導膜を形成する、 などの方法により製造されてきた。
、これまで （１）金属シース材に超電導粉末を詰めた後線引きする
、 （２）線状あるいは板状基体上に超電導膜を形成する、 などの方法により製造されてきた。
しかし、今回発見された複合酸化物超電導体は、これま
で使われてきたニオブ化合物超電導材料に比べ、臨界電
流密度（Ｊｃ） の値が結晶の方位により違う（異方性
）、キャリア濃度が一桁低い、伝導電子対（クーパ一対
）のコヒーレンス長（伝導電子対の有効半径に対応する
もの）が短いなどの電気的な性質に加え、脆性破壊しや
すい性質があるため、これまで用いられてきた製造方法
ではＪｃが大きくならなかった。特に、これまでの方法
では、結晶方位がランダムになるために、異方性の大き
い酸化物超電導体ではＪｃを上げることは非常に難しか
った。
で使われてきたニオブ化合物超電導材料に比べ、臨界電
流密度（Ｊｃ） の値が結晶の方位により違う（異方性
）、キャリア濃度が一桁低い、伝導電子対（クーパ一対
）のコヒーレンス長（伝導電子対の有効半径に対応する
もの）が短いなどの電気的な性質に加え、脆性破壊しや
すい性質があるため、これまで用いられてきた製造方法
ではＪｃが大きくならなかった。特に、これまでの方法
では、結晶方位がランダムになるために、異方性の大き
い酸化物超電導体ではＪｃを上げることは非常に難しか
った。
電子デバイスへの応用を考えた薄膜の製造法においては
、薄膜を堆積させる基板として単結晶を用い、超電導電
流が流れやすい方向に膜の方位を揃えることが行われて
いる。しかし、エネルギー伝送、マグネットへの応用で
は長い線材が必要になるため、これに合致するような単
結晶基板を作製することは困難なため、電子デバイスへ
の応用を前提とした薄膜の作製方法と同じ方法を超電導
線材の製造に適用することはできなかった。
、薄膜を堆積させる基板として単結晶を用い、超電導電
流が流れやすい方向に膜の方位を揃えることが行われて
いる。しかし、エネルギー伝送、マグネットへの応用で
は長い線材が必要になるため、これに合致するような単
結晶基板を作製することは困難なため、電子デバイスへ
の応用を前提とした薄膜の作製方法と同じ方法を超電導
線材の製造に適用することはできなかった。
この発明は上記の点に鑑みてなされ、その目的は、常電
導線材の表面に一定の配向性をもった結晶を成長させる
ようにして、臨界電流の大きな複合酸化物超電導線材を
提供することにある。
導線材の表面に一定の配向性をもった結晶を成長させる
ようにして、臨界電流の大きな複合酸化物超電導線材を
提供することにある。
上記の目的はこの発明によれば線状基体１上に複合酸化
物超電導体の層を形成する超電導線材において、（１０
０）方向に配向させたＭｇＯの層２と、（００１）方向
に配向させた複合酸化物超電導体の層３とを備えること
によって達成される。
物超電導体の層を形成する超電導線材において、（１０
０）方向に配向させたＭｇＯの層２と、（００１）方向
に配向させた複合酸化物超電導体の層３とを備えること
によって達成される。
常電導の線状基体にはガラスファイバ、金属ファイバ等
を用いることができる。複合酸化物超電導体の層として
はＬｎ −Ｂａ −Ｃｕ −０系＋Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０系＋ ＴＩ−Ｈａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の材料
を用いることができる。ただしＬｎはＬａ＋ Ｎｄ、
Ｐｇ、 Ｓｓ、 ＥｕＧｄ＋ Ｄｙ＋ Ｈｏ、 ！Ｉｒ
、 Ｔ＋ｗ、 Ｙｂ＋ Ｌｕのうちの少くとも１種類を
表わす。
を用いることができる。複合酸化物超電導体の層として
はＬｎ −Ｂａ −Ｃｕ −０系＋Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０系＋ ＴＩ−Ｈａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の材料
を用いることができる。ただしＬｎはＬａ＋ Ｎｄ、
Ｐｇ、 Ｓｓ、 ＥｕＧｄ＋ Ｄｙ＋ Ｈｏ、 ！Ｉｒ
、 Ｔ＋ｗ、 Ｙｂ＋ Ｌｕのうちの少くとも１種類を
表わす。
線状基体上に、スパッタリングの方法により、条件を選
定してＭｇＯの層を（１００）方向に配向させた状態で
形成することができる。
定してＭｇＯの層を（１００）方向に配向させた状態で
形成することができる。
（１００）方向に配向されたＭｇＯの層の上に複合酸化
物超電導体の層を成長させるとく結晶は（００１）方向
に選択的な配向がなされる。 （００１）面方向と平
行な方向はファイバの長さ方向であるがこの方向は結晶
のＣ軸に垂直な方向であり複合酸化物超電導体の電流の
流れやすい方向に一致する。
物超電導体の層を成長させるとく結晶は（００１）方向
に選択的な配向がなされる。 （００１）面方向と平
行な方向はファイバの長さ方向であるがこの方向は結晶
のＣ軸に垂直な方向であり複合酸化物超電導体の電流の
流れやすい方向に一致する。
次にこの発明の実施例を図面に基いて説明する。
（実施例１）
直径１００μ鋤、長さ１００謹の石英製ガラスファイバ
を伸ばしたまま、ガラスファイバの軸を中心として回転
させる治具を用い、マグネトロンＲＦスパッタ装置中で
ガラスファイバを回転させながら、このガラスファイバ
上にＭｇＯ膜を堆積させた。スパッタターゲットは焼結
−ｇｏを使い、ガラスファイバは赤外線ランプにておよ
そ５００°Ｃに加熱した。
を伸ばしたまま、ガラスファイバの軸を中心として回転
させる治具を用い、マグネトロンＲＦスパッタ装置中で
ガラスファイバを回転させながら、このガラスファイバ
上にＭｇＯ膜を堆積させた。スパッタターゲットは焼結
−ｇｏを使い、ガラスファイバは赤外線ランプにておよ
そ５００°Ｃに加熱した。
他のスパッタ条件は通常用いられている条件である。Ｊ
Ｏの膜厚は１μ−とした、このとき、？１ｇＯ膜は（１
００）方向に強く配向していることをＸ線回折で確認し
た。
Ｏの膜厚は１μ−とした、このとき、？１ｇＯ膜は（１
００）方向に強く配向していることをＸ線回折で確認し
た。
引き続いて、Ｂｌ＋、 ｇｓｒｃａｃｕｍｏｘの組成め
焼結体ターゲットを用い、上記ファイバを回転させなが
ら、この上にＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系薄膜を厚さ
１μｍに堆積された。スパッタ条件はファイバ温度的７
００℃、スパッタガス純酸素で行った。第１図に得られ
た超電導線材の断面図を示す、このＢ１−３ｒＣａ
Ｃｕ−０から成る複合酸化物薄膜は（００１）方向に強
く配向しており、これを温度８００°Ｃの酸素中でアニ
ールすることにより、臨界温度（Ｔｃ）が１１０にの超
電導線材が得られた。このようにして作られた線材を液
体窒素（７７Ｋ）に浸しながら、臨界電流を測定したと
ころ、−本の線材でＩＯＡまで超電導状態が破壊されな
いことを確認できた。
焼結体ターゲットを用い、上記ファイバを回転させなが
ら、この上にＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系薄膜を厚さ
１μｍに堆積された。スパッタ条件はファイバ温度的７
００℃、スパッタガス純酸素で行った。第１図に得られ
た超電導線材の断面図を示す、このＢ１−３ｒＣａ
Ｃｕ−０から成る複合酸化物薄膜は（００１）方向に強
く配向しており、これを温度８００°Ｃの酸素中でアニ
ールすることにより、臨界温度（Ｔｃ）が１１０にの超
電導線材が得られた。このようにして作られた線材を液
体窒素（７７Ｋ）に浸しながら、臨界電流を測定したと
ころ、−本の線材でＩＯＡまで超電導状態が破壊されな
いことを確認できた。
この超電導線の実質の臨界電流密度（Ｊｃ）を計算する
と、３１０万Ａ／ｃｊであった。
と、３１０万Ａ／ｃｊであった。
このように作った線材を直径的ＩＩＩＩＩ″の断面積と
するため８０本束ねて、そのときの臨界電流を測定した
結果、７５０Ａの値であり、束ねても一本の値がそのま
ま維持されることを確認した。この値は、見掛けの臨界
電流密度で７，５万Ａ／ｃｊであり、充分実用に耐える
あたいである。
するため８０本束ねて、そのときの臨界電流を測定した
結果、７５０Ａの値であり、束ねても一本の値がそのま
ま維持されることを確認した。この値は、見掛けの臨界
電流密度で７，５万Ａ／ｃｊであり、充分実用に耐える
あたいである。
なお比較のためにＭｇＯ膜を使わずに、直接ガラスファ
イバ上にＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系薄膜を形成して
超電導特性を調べたところ、この場合には臨界温度が４
５にと非常に低い値しか得られなかった。
イバ上にＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系薄膜を形成して
超電導特性を調べたところ、この場合には臨界温度が４
５にと非常に低い値しか得られなかった。
（実施例２）
実施例１で示した石英製ガラスファイバの代わりに、１
ｉ（Ｃｕ）製ファイバ上に、実施例１で示したのと同じ
手順にてＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系薄膜を作製し線
材化した。得られた臨界電流は石英製ガラスファイバと
同じであった。またステンレス製ファイバやＳｉＣファ
イバを用いてもほぼ同じような結果であった。
ｉ（Ｃｕ）製ファイバ上に、実施例１で示したのと同じ
手順にてＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系薄膜を作製し線
材化した。得られた臨界電流は石英製ガラスファイバと
同じであった。またステンレス製ファイバやＳｉＣファ
イバを用いてもほぼ同じような結果であった。
（実施例３）
実施例１．２で示したＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系薄
膜の代わりに、Ｌｎ −Ｂａ −Ｃｕ −０系薄膜を用
い、同様な実験をした。得られた臨界電流は線材１本に
つき約５Ａであった。したがって、見掛けの臨界電流密
度は３万Ａ／ｄ程度であった。
膜の代わりに、Ｌｎ −Ｂａ −Ｃｕ −０系薄膜を用
い、同様な実験をした。得られた臨界電流は線材１本に
つき約５Ａであった。したがって、見掛けの臨界電流密
度は３万Ａ／ｄ程度であった。
この発明によれば、線状基体上に複合酸化物超電導体の
層を形成する超電導線材において、（１００）方向に配
向させたＭｇＯの層と、（００１）方向に配向させた複
合酸化物超電導体の層とを備えるので、（１００）方向
に配向されたＰｌｇＯの層の上に複合酸化物超電導体の
層を成長させたとき、複合酸化物結晶は（００１）方向
に選択的に配向され、ファイバの長さ方向に平行な方向
が電流の流れやすい方向となり、その結果液体窒素温度
で従来よりも大きな臨界電流密度を持った線材を供給す
ることが可能となる。
層を形成する超電導線材において、（１００）方向に配
向させたＭｇＯの層と、（００１）方向に配向させた複
合酸化物超電導体の層とを備えるので、（１００）方向
に配向されたＰｌｇＯの層の上に複合酸化物超電導体の
層を成長させたとき、複合酸化物結晶は（００１）方向
に選択的に配向され、ファイバの長さ方向に平行な方向
が電流の流れやすい方向となり、その結果液体窒素温度
で従来よりも大きな臨界電流密度を持った線材を供給す
ることが可能となる。
第１図はこの発明の実施例に係る酸化物系超電導線材を
示す模式断面図である。 １・・・線材基体、２・・・ＭｇＯの層、３・・・複合
酸化物超電導体の層。
示す模式断面図である。 １・・・線材基体、２・・・ＭｇＯの層、３・・・複合
酸化物超電導体の層。
Claims (1)
- １）線状基体上に複合酸化物超電導体の層を形成する超
電導線材において、（１００）方向に配向させたＭｇＯ
の層と、（００１）方向に配向させた複合酸化物超電導
体の層とを備えることを特徴とする酸化物系超電導線材
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176405A JPH0227612A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 酸化物系超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176405A JPH0227612A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 酸化物系超電導線材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227612A true JPH0227612A (ja) | 1990-01-30 |
Family
ID=16013102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63176405A Pending JPH0227612A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 酸化物系超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0227612A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000106043A (ja) * | 1998-07-30 | 2000-04-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導素線とそれを集合した酸化物超電導導体およびそれらの製造方法 |
| JP2008130550A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Nexans | 超伝導体を製造する方法 |
-
1988
- 1988-07-15 JP JP63176405A patent/JPH0227612A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000106043A (ja) * | 1998-07-30 | 2000-04-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導素線とそれを集合した酸化物超電導導体およびそれらの製造方法 |
| JP4513142B2 (ja) * | 1998-07-30 | 2010-07-28 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導素線とそれを集合した酸化物超電導導体および酸化物超電導素線の製造方法 |
| JP2008130550A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Nexans | 超伝導体を製造する方法 |
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