JPH02296760A

JPH02296760A - 酸化物超伝導体磁器組成物とその製造方法

Info

Publication number: JPH02296760A
Application number: JP1119808A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Nakabayashi; 中林　幸信; Sachiko Imoto; 井元　祥子; Taketoshi Hibiya; 孟俊日比谷; Takashi Masako; 真子　隆志
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1990-12-07

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、各種の超伝導応用装置や超伝導素子等に使用
される、酸化物超伝導材料およびその製造方法に関する
ものである。

（従来の技術）超伝導材料としては、従来元素金属超伝導材料、化合物
超伝導材料、合金超伝導材料などの各材料が知られてい
る。超伝導材料は、ジョセフソン素子などのエレクトロ
デバイスや超伝導コイル等をつくるために用いられ、特
にジョセフソン素子は、ジョセフソン接合の高感度性、
高速性、低雑音性を利用した５ＱＵＩＤその他の精密計
測への応用や電子計算機への応用、また完全反磁性を利
用した磁気シールドへの応用が期待されている。

ところで、超伝導材料の超伝導転移温度ＴＣは、一般に
高いものがよい。そのため、従来からＴＣの高い材料の
開発が進められており、最近Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０系にお
いてＴＯが９０に前後のもの、またＢ１−８ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ系において、ＴＣが１００に以上のもの、Ｐｂ
−ＲＥ−８ｒ−Ｃｕ−０系においてＴＣが７０にのもの
（ネイチャー、３３６差、１７号、２１１頁、１９８８
年）があいついで報告されている。Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０
系及びＢ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系では、ＴＯが液体
窒素の沸点（７７Ｋ）よりも高くなったことにより、実
用材料としての期待が大きくなっている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら実用材料として考えると、単にＴＯが高い
だけでなく、実際に各種エレクトロデバイスや超伝導コ
イル等をつくることが容易なことが必要である。各種エ
レクトロデバイスや超伝導コイル等はその電流及び信号
を素子に導入するために、金属電極端子を介することが
必要である。実際、従来の酸化物超伝導体組成物は少な
くとも、酸素分圧が０．２気圧以上の雰囲気で合成する
ことが必要であったため金属端子の酸化が起こり、その
ために端子金属と酸化物超伝導体組成物を一体焼成を行
なう場合に高価な貴金属すなわち金、白金等の使用が不
可欠であった。また電子計算機への応用等のためには、
ジョセフソン素子をシリコン基板上に高密度に集積化し
、さらに集積化された素子の上にさらにシリコン及び金
属薄膜を成膜する事が必要である。従来の酸化物超伝導
体組成物の薄膜は、成膜中もしくは成膜後に酸素プラズ
マ処理、酸素中熱処理等の方法で、得られた薄膜をさら
に酸化することが必要であったため、シリコン基板及び
金属薄膜の酸化が起こり、酸化物超伝導体組成物と積層
化し集積化することが不可能であった。一方、従来報告
されているＰｂ−Ｌｎ−８ｒ−Ｃｕ−〇系の組成物は、
本発明の酸化物超伝導体組成物と同様に不活性気体中で
の焼成によって合成される組成物ではあるがＴＯが７０
にと液体窒素の沸点よりも低く、実用材料としての問題
点を残している。

そこで本発明は、従来の組成物や従来の酸化物超伝導体
組成物の製造方法では解決できなかった、卑金属電極と
酸化物超伝導体組成物を一体焼成できない問題、すなわ
ちシリコン及び金属と酸化物超伝導体組成物を積層化す
ることができない問題を解決し、なおかつＴｃが７０に
より高い超伝導体組成物とその製造方法を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）本発明は従来の酸化物超伝導体組成物とは異なる、Ｐｂ
２Ｂａ２（ＲＥＩ−ｘＣａｘ）Ｃｕ３Ｏｙなる組成式で
あって、０．３＜ｘ＜１．０の範囲である酸化物超伝導
体磁器組成物と、窒素もしくはアルゴン等の不活性気体
雰囲気中、少なくとも酸素分圧２％以下の低酸素分圧雰
囲気中もしくは真空中にてその部分融解温度以下で焼成
する前記磁器組成物の製造方法である。

（実施例）以下実施例により、本発明を具体的に説明する。

出発原料として、純度９９６９％以上の炭酸バリウム（
ＢａＣＯ３）、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）、酸化第
二銅（Ｃｕｂ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ２）、酸化
鉛（ＰｂＯ）を使用した。まず、酸化鉛を除くほかの原
料を（Ｙｌ−ｘＣａｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙの組成になる
ようにそれぞれ秤量する。次に秤量した原料を珂瑞乳鉢
中にて乾式混合した後、８５０〜９５０°Ｃの間の一定
の温度で酸素気流中にて予焼を行なう。この粉末と酸化
鉛をさらにＰｂ２（Ｙｌ−ｘＣａｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ
の組成になるようにそれぞれ秤量し、瑞瑞乳鉢中で再粉
砕、再混合を行ない、金型中にて１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧
力でプレス、成形を行ない、直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍ
の円盤を作成した。さらにこのようにして得られたプレ
ス体を所定の酸素分圧、温度中にて１回以上焼成した。

さらに試料によっては得られた試料を酸素二窒素＝１：
１の混合ガス気流中にて３００°Ｃにて短時間熱処理を
行なう場合もあるが、これは必ずしも必須の処理ではな
い。

この焼結体より比較的大きな結晶子を取り出し、４軸Ｘ
線結晶構造解析を行ったところ、前述のＰｂ−ＲＥ−８
ｒ−Ｃａ−０系において第１図に示すようにＳｒをＢａ
で直接した構造と同一であることがわかった。

すなわち、Ｐｂ２Ｂａ２（ＲＥＩ−ｘＣａｘ）Ｃｕ３Ｏ
ｙと表わせる化学式においてＸ＝Ｏの場合、結晶の対称
比は斜方晶であり、空間群Ｃｍｍｍに属し、　ａ＝５．
４７１人、ｂ＝５．５０８人、Ｃ＝１６．１９４人の格
子定数を有することがわかった。Ｘを増しても、結晶構
造に変化はなく斜方晶であった。

この焼結体を約１ｍｍ巾に切り出し、抵抗率、帯磁率の
測定用サンプルとした。抵抗率の測定は直流４端子法に
よって行なった。電極は金をＤＣスパッタ法により形成
し、銀ペーストによってリード線を固定した。帯磁率の
測定は５ＱＵＩＤマグネトメータによって行なった。こ
れらの測定は室温から液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）ま
で行なった。その結果を第実施例ではイツトリウムの例
を示したが、他の希土類元素であるランタン、ネオジミ
ウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ジス
プロシウム、ホロミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
テルビウム、ルテチウム等でも、イツトリウムと同様の
効果を示した。またこれらを２種類以上含んでもよい。

超伝導相に転移する試料の組成式あたりの酸素原子数は
７．６〜８．３までの範囲である。

これは不活性ガス融解法やヨードメトリー法で測定した
。

またＸ＜０．３の範囲では高いＴｃが得られない。

（発明の効果）実施例からも明らかなように、本発明によれば従来材料
で不可能であった液体窒素温度以上に超伝導転移温度を
持つ材料を低酸素分圧雰囲気中で合成することができ、
卑金属との一体焼成による素子およびシリコン基板、金
属配線との積層化による高集積度ジョセフソン素子等の
超伝導デバイスに応用が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による化合物の結晶構造を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）組成式がＰｂ＿２Ｂａ＿２（ＲＥ＿１＿−＿ｘＣ
ａ＿ｘ）Ｃｕ＿３Ｏ＿ｙである酸化物超伝導体磁器組成
物において、希土類元素ＲＥがイットリウム、ランタン
、ネオジミウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニ
ウム、ジスプロシウム、ホロミウム、エルビウム、ツリ
ウム、イッテルビウム、ルテチウムの１種類または２種
以上であり、Ｃａの置換量ｘが０．３＜ｘ＜１．０の範
囲にあることを特徴とする酸化物超伝導体磁器組成物。
（２）組成式がＰｂ＿２Ｂａ＿２（ＲＥ＿１＿−＿ｘＣ
ａ＿ｘ）Ｃｕ＿３Ｏ＿ｙである酸化物超伝導体磁器組成
物であって、希土類元素ＲＥがイットリウム、ランタン
、ネオジミウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニ
ウム、ジスプロシウム、ホロミウム、エルビウム、ツリ
ウム、イッテルビウム、ルテチウムの１種類または２種
以上であり、Ｃａの置換量ｘが０．３＜ｘ＜１．０の範
囲にある酸化物超伝導体磁器組成物の製造方法において
、不活性ガス中、少なくとも酸素分圧が２％以下の低酸
素分圧中または真空中のいずれかにおいて、その部分融
解温度以下で、少なくとも１回以上焼成することを特徴
とする酸化物超伝導体磁器組成物の製造方法。