JPH03118148A

JPH03118148A - 配向型超伝導物質と金属との積層体

Info

Publication number: JPH03118148A
Application number: JP1257269A
Authority: JP
Inventors: Hozumi Endo; 穂積遠藤; Akihiko Sumiyama; 住山　昭彦; Yasuo Oguri; 康生小栗
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1991-05-20

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、配向型超伝導物質と金属との積層体に関する
ものである。

〔従来の技術及びその課題〕

従来、酸化物超伝導体としてＢａ　（ＰｂＢｉ）０３が
知られていたが、この物質の臨界温度（Ｔｃ）は１２に
であり冷媒として液体ヘリウムを使用する必要があった
。最近、ＲＢａｚ　Ｃｕ３０ｔ−６（Ｒ：希土類元素）
や、Ｂｉｔ　Ｓｒ、（：ａ２　Ｃｕ。

０、や、Ｔｌｚ　Ｂａｔ　Ｃａ、Ｃｕ、ＯＸで示される
物質のなかにはＴｃが７７Ｋを越えるものが見出され、
冷媒として液体窒素が使用できるようになった。特に、
Ｂ　ｉｌ　Ｓｒ、Ｃａｚ　Ｃｕｓ　Ｏｘや、Ｔｌｚ　Ｂ
ａｇ　Ｃａｔ　Ｃｕ３０．ｔの超伝導物質は１）０〜１
２０にの高いＴｃを示すことより、超伝導材料としての
実用化研究が盛んである。

しかし、これらの超伝導材料は、異方性が強い板状結晶
であるため、実用に供するためには、配向性の高い成形
体にする必要がある。

更に、強電分野における実用を考えると、起転る。バン
クアンプ材とは、超伝導材料からなる成形体に過大電流
が流れるのを防止するためにアースとして作用する材料
のことをいう。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意検討した結果、本発
明に到達した。

即ち、本発明の要旨は、６００℃〜８８０℃の温度範囲
において酸化物の生成自由エネルギーが正の値を示す金
属の表面に、結晶軸のうちＣ軸が金属表面に対して垂直
方向に配向した酸化物超伝導物質層が積層されてなるこ
とを特徴とする配向型超伝導物質と金属との積層体に存
する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の積層体において、バックアツプ材として用いら
れる金属は、６００℃〜８８０℃の温度範囲において酸
化物の生成自由エネルギーが正の値を示す金属であるこ
とが必要である。

本発明においては、後述するように金属表面に超伝導物
質又は超伝導物質前駆体を形成した後６００℃〜８８０
℃の温度範囲での熱処理を必要とするが、この熱処理の
際に金属が酸化されると、金属本来の電気伝導性が損な
われてバンクアンプ材としての機能が発揮されず、また
、金属が酸化される過程において酸化物である超伝導物
質又は超伝導物質前駆体が遷元を受け、超伝導特性が失
なわれてしまう等の不都合が生じる。

したがって、６００℃〜８８０℃の温度範囲において熱
力学的に安定な金属を選択することが重要である。即ち
、６００℃〜８８０’Ｃの温度範囲で酸化物の生成自由
エネルギーが正の値を示す金属であればよい。具体的に
は金、銀、白金等が挙げられ、特に銀が好適に用いられ
る。

本発明の積層体において、金属表面に、一体的に積層さ
れる超伝導物質は酸化物超伝導物質である。本発明にお
いて酸化物超伝導物質として公知の物質はいずれも通学
可能であるが、特に一般式ＢｉαＳｒβＣａｒＣｕδＭ
ｇＯ！　　（式中、α。

β、γ、δ、ｅ、およびＸはそれぞれの元素のモル数を
表し、１．５≦α≦２．５１≦β≦２．５０≦γ≦２．５１≦δ≦３．５０≦ε≦０．６　である。

但し、ＭはＰｂ、　Ｖ、　Ｗ、　Ｃｒ、　５ｂ（７）単
一元素、あるいはこれらの複数の元素を表わす。）で示
されるビスマス系の酸化物超伝導物質が好適に用いられ
る。この範囲の組成を選ぶと、超伝導物質であるＩＯＫ
相、８０に相、１）０に相が生成する。

また、鉛、バナジ、ラム、タングステン、クロム、アン
チモンの単一元素、あるいはこれらの複数の元素を添加
すると高Ｔｃ相であるｌｌ０Ｋ相を効率よく生成させる
ことができる。

また、Ｔｉ１ｔ　Ｂａｇ　Ｃａｔ　Ｃｕｓ　ＯＸの組成
式で示されるタリウム系の超伝導物質は、上記ビスマス
系の超伝導物質と同様に異方性の強い板状結晶であり、
両者は互いに類似点が多い、したがって、本発明におい
ては、かかるタリウム系の超伝導物質も、前述のビスマ
ス系超伝導物質と同様に好適使用できる。しかしながら
、タリウムの毒性を考慮すると取り扱い上の安全性の点
でビスマス系超伝導物質の方が優れている。

次に、本発明の積層体の製法について説明する。

まず、金属表面に超伝導物質又は超伝導物質前駆体の薄
膜を形成する。

例えば、ビスマス系の酸化物超伝導物質の場合は、Ｂｉ
ｃｒＳｒβＣａｒＣｕδＭｇＯ１ｌ　（式中、α、β、
Ｔ、δ、ε、およびＸはそれぞれの元素のモル数を表わ
し、１．５≦α≦２．５１≦β≦２．５０≦γ≦２．５１≦δ≦３．５０≦ｅ≦０．６　である。

但し、ＭはＰｂ、　Ｖ、　Ｗ、　Ｃｒ、　　Ｓｂの単一
元素、あるいはこれらの複数の元素を表わす。）で示さ
れる化学組成になるように金属、金属化合物等の各原料
を調整し、薄膜の形成方法として通常用いられている方
法、例えば化学蒸着（ＣＶ　Ｄ）法、電子ビーム（ＥＢ
）蒸着法、スパッター法、塗布法等により金属表面に薄
膜を形成する。

金属表面に超伝導物質層又は、超伝導物質の前駆体層が
形成された積層体は、空気中において６００℃〜８００
℃の温度で１０分〜１０時間熱処理を施すことにより、
金属表面に対してＣ軸が垂直方向に配向した超伝導物質
の粒子間接合膜を得ることができる。

薄膜の厚さは、通常３０μｍ以下、好ましくは、１０μ
ｍ以下、特に好ましくは０．１〜５μ鴎である。薄膜の
厚さが厚すぎると、金属表面に対してＣ軸が垂直に配向
した超伝導物質層が得られにくくなるため好ましくない
。

本発明の積層体は、特定金属の表面上に酸化物超伝導物
質がその超伝導性を失うことなく、しかも、そのＣ軸が
金属表面に対して垂直方向に高度に配向した層として一
体的に積層されているのである。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はその要旨を越えないかぎり、以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例ＩＥＢ蒸着法により銀テープ（特に加熱は施していない）
上にビスマス系超伝導物質である８０に相を成膜した。

ＥＢ蒸着用源としてビスマス、弗化ストロンチウム、弗
化カルシウム、銅の粒体を用いた。これらの原料を約１
ｃｃずつＥＢ蒸着装置内の別々のルツボに入れ、約１０
−５Ｔｏｒｒの真空下で電子線を順に照射、加熱するこ
とにより蒸発させた。蒸発した原子或は分子が銀テープ
上に堆積し、各原料からなる多層膜が形成された。各層
の膜厚は水晶式膜厚計により測定した。あらかじめ標準
試料を成膜、ＩＣＰ　（誘導結合プラズマ発光分光）分
析等で元素分析を行なうことにより較正しておき、各層
の膜厚の比を制御することにより各金属の比を所定の値
に調整した。本実施例ではビスマス、ストロンチウム、
カルシウム、銅の原子比が１：１：１：２、全膜厚が３
５００人となるように成膜した。このようにして得られ
た積層体を８００℃で３０分間空気中で熱処理して、配
向型超伝導物質積層体を得た。

第１図に薄膜Ｘ線回折図を示す。銀テープ面にＣ軸が垂
直に配向した８０にの超伝導物質層が生成していること
が分かる。次に通常の方法により、電気抵抗の温度依存
性を測定した結果、７５にで臨界温度に達した。

比較例１酸化ビスマス（■）、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシ
ウム及び酸化ｍ　（Ｕ）の各粉末（いずれも高純度化学
社製）を、金属元素の原子比でビスマス、ストロンチウ
ム、カルシウム、銅の比が１：１：１：２の割合になる
ように精秤した。これらの混合粉末３ｇをメノウ乳鉢に
入れ、エタノールを１０　添加し、スラリー状にして充
分攪拌混合した。得られたエタール溶媒スラリーを１Ｃ
ＩＩＩ角の銀テープ上に約１ｆｌの厚みに塗布した後、
実施例１と全く同様の方法で熱処理して超伝導物質を得
、実施例１と同様の方法で評価を行なった。得られたＸ
線回折図を第２図に示す。得られた超伝導物質は配向し
ていないことが分かる。

比較例２〜３銀テープの代わりに銅テープ（比較例２）及びアルミニ
ウムテープ（実施例３）を用いたこと以外は実施例１と
同様の操作を行ない。積層体を得た。

得られた積層体について電気抵抗の温度依存性を測定し
た結果、銅テープ及びアルミニウムテープを用いたいず
れの場合もその表面の積層物質は超伝導特性を示さなか
った。

〔発明の効果工本発明によると、配向性の高い酸化物超伝導物質と金属
との一体積層体が得られるため工業的に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１で得られた試料について、ＣｕＫα
線（１，５４１８人）を用いて得られたＸ線回折パター
ンを示す図面である。面指数が付いている回折ピークか
ら明らかなように（ＯＯｌ）反射を示しており、Ｃ軸配
向を示す。これらの回折ピークは８０にの超伝導物質に
よる回折ピークである。第２図は、比較例１で得られた試料について、ＣｕＫα
線（１，５４１８人）を用いて得られたＸ線回折パター
ンである。面指数から明らかなように無配向を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）６００℃〜８８０℃の温度範囲において酸化物の
生成自由エネルギーが正の値を示す金属の表面に、結晶
軸のうちＣ軸が金属表面に対して垂直方向に配向した酸
化物超伝導物質層が積層されてなることを特徴とする配
向型超伝導物質と金属との積層体。
（２）酸化物超伝導物質が組成式；Ｂｉ＿αＳｒ＿βＣ
ａ＿γＣｕ＿δＭ＿εＯ＿ｘ（式中、α、β、γ、δ、
ε、およびｘはそれぞれの元素のモル数を表わし、１．
５≦α≦２．５１≦β≦２．５０≦γ≦２．５１≦δ≦３．５０≦ε≦０．６である。但し、ＭはＰｂ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｓｂの単一元素、ある
いはこれらの複数の元素から成る。）で示される物質で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の積層
体。