JPH03126623A - 金属酸化物材料 - Google Patents

金属酸化物材料

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JPH03126623A
JPH03126623A JP1265276A JP26527689A JPH03126623A JP H03126623 A JPH03126623 A JP H03126623A JP 1265276 A JP1265276 A JP 1265276A JP 26527689 A JP26527689 A JP 26527689A JP H03126623 A JPH03126623 A JP H03126623A
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JP
Japan
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oxide material
copper oxide
metal oxide
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JP1265276A
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English (en)
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Toru Den
透 田
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Canon Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は銅の酸化物材料、特に超伝導材料として有用な
銅酸化物材料又は該材料を少なくとも一部含有する超伝
導材料に関する。
(従来の技術) 従来、銅の酸化物のなかで超伝導性材料としては、主に
Ln2−xAxctjo4(Lnはランタノイド元素、
AはCa、 Sr、 Ba又はCe)、LnBa2Cu
aOy (Lnはランタノイド元素) 、B125r2
CanCu++n0y(n”0、■、2)、TiaBa
2cancu++noy(a=t、2、n=0〜4)及
びPbJr2(:a+−xLnxcu30.  (Ln
はランクノイド元素)の組成式で表される材料が知られ
ている。
(発明が解決しようとしている問題点)しかしながら、
これらの銅酸化物をその用途に従って焼結体や薄膜にす
る場合には、反応温度として900乃至1,000℃付
近という高温が必要であり、製造コストが高くなったり
、基板がかなり限定される等の問題点があり、製造プロ
セス的に工業化が不可能に近かった。
又、上記Bi系やTl系の材料の場合には、臨界電流値
が低い、バッキングが弱い、重金属の割合が多く、その
分危険度が高い等の問題があり、実用化には不十分であ
った。
従って本発明の目的は、生成時の反応温度が低くて済み
、又、焼結性の良い新規な銅酸化物材料を提供すること
にある。
本発明の他の目的は、臨界電流の高い新規な超伝導性銅
酸化物材料を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、重金属の比率が小さい超伝導
材料として有用な銅酸化物材料を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、液体ヘリウムで容易に冷却出
来る超伝導材料として有用な新規な銅酸化物材料を提供
することにある。特に従来技術ではBi、 Sr、 C
u、0の元素のみではTcが8Kまでしか上がらなかっ
た。又、それにランタノイドを置換したBi25r2−
xLnxcuOyでもTcは20Kまでしか上がらなか
った。
(問題点を解決する為の手段) 上記目的は以下の本発明によって達成される。
即ち、本発明は、組成式がA、B、Cu2O,で表わさ
れる金属酸化物材料において、1<x<3.4≦y≦6
.6〈Z〈15であり、且つAがBi及びPbの2種類
の元素群から選ばれた1種以上の元素又は原子団であり
、且つBがアルカリ土類金属、Y及びランタノイド元素
群から選ばれた1種以上の元素又は原子団であることを
特徴とする金属酸化物材料である。
(作  用) 銅酸化物の元素組成を特定の組合せ及び比率とすること
によって優れた超伝導性を発揮する銅酸化物材料が提供
される。
(好ましい実施態様〉 本発明の銅酸化物材料は前記組成式で表される限りいず
れの組成比でもよいものであるが、本発明において特に
好適な材料は、第一に前記組成式A、B、CuzOzに
おいて、AをBi若しくは”1+−aPb@と表した場
合、O<a<0.5.1.5<x<2.5であり、且つ
BがSr若しくはSrとBaとの混合物からなり、Sr
とBaとの混合物比をa:1とした場合、3≦a≦5で
ある銅酸化物材料である。
又、第二の好適な材料は、AがBiであり、且つ1.5
<x<2.5で、且つBがSr%Ba%Y及びランタノ
イド元素群から選ばれた1種以上の元素又は原子団であ
り、特に(Sr+Ba)とY若しくはランタノイド元素
との比が(1−a):aとした場合、O<a<O14で
ある銅酸化物材料である。
但し、前記第−及び第二の好適な材料のうち、第一の材
料は室温で第二の材料よりも抵抗率が低いのでより好ま
しい。
上記本発明の銅酸化物材料を作成する方法としては、い
わゆるセラミックス材料で一般に使われている様な原料
粉末からの加熱による反応及び焼結法がいずれも本発明
において使用可能である。
この様な方法の例は、Material Re5ear
chBulletin第5earchBulleti 
、 5olidState Communicatio
n第17巻27頁(1975年) 、 Zeitsch
rift fur Physik B第64巻189頁
(1986年) 、 Physical Review
 Letters第58巻第9号908頁(1987年
)等に示されており、これらの方法は現在では定性的に
は極めて一般的な方法として知られている。
又、原料粉末を高温で溶融してから単結晶成長させる方
法も本発明において有用である。更に原料を含むターゲ
ットを用いた高周波スバッタリングやマグネトロンスパ
ッタリング等のスパッタリング法、電子ビーム蒸着、そ
の他の真空蒸着法或いはクラスターイオンビーム法や原
料にガス材を使うCVD法又はプラズマCVD法等を使
って支持体上に本発明の材料を薄膜状に形成してもよい
。この様な場合には気体の酸素を装置内に送り込んで装
置内で酸化させることが効果的な場合が多い。より具体
的な製造条件の例は後記実施例において説明する。
この様にして得られた本発明の銅酸化物材料は、金属−
非金属転移を示さず、室温では10−4乃至100Ωc
m程度の電気抵抗を持ち、10乃至50に前後の温度で
超伝導状態を示す。
前記組成式において、Cuサイトの他の遷移金属元素又
はO(酸素)サイトにC1やF等の元素が数%含まれて
いても今回発見した超伝導銅酸化物の特性と大きく劣化
させることはなかった。
又、本発明で使用する原料は全て安価なものであり、原
料コストは低く本発明の材料は安価に提供可能である。
例えば、本発明の材料はYBazC1ls07−zで代
表される一連の化合物に比べてもむしろ安価に提供出来
る。又、上記の化合物に比べて本発明の材料は空気中に
おいて比較的安定で劣化が少なく、湿度による劣化も比
較的少ない。
又、BtzSr2CuOyに比べ、重金属元素であるB
iの比率が著しく小さくなり、製品としての安全性が高
められたばかりでなく、超伝導転移温度も8Kから40
Kにまで上がり、液体ヘリウム温度(4,2K)よりも
30に以上高いので、比較的手軽に且つ安定的に超伝導
材料として使用することが出来る。
又、材料生成時の反応温度も800 ’C以下と低く抑
えることが可能で焼結性もよい。従って薄膜にする際に
は非常に有利である。特に本発明ではBi25r5−a
Baacuzoz (0≦a≦2)の組成式で表される
材料が超伝導特性に優れており、特に臨界電流値及び結
晶性がよく、且つこの材料の場合には組成が上記値から
多少ずれても良い特性を保持しており、組成におけるず
れの影響はYBa2CuaO7−zの場合に比較して薄
膜化に際して、その悪影響が少ないという利点がある。
次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。
実施例1 原料としてBi2O5、PbO,5rC03、BaCO
3、Nd2O3、La2O3及びC110を用い、これ
らを適量な組成比に秤量して乾式混合した。これらの混
合物を夫々φ10mm、厚み1mmのペレット状に加圧
形成し、成形物を夫々アルミナボートの上で740乃至
850℃で大気中若しくは酸素中で反応及び焼結させ、
本発明の銅酸化物材料を調製した。
この様に作成した夫々の酸化物をEPMA分析し、更に
4Kから100Kの温度範囲で超伝導性を測定し、4.
2Kにて臨界電流を測定した。その結果を下記第1表に
示した。ここで分析の性能上酸素の値には±2割程度の
誤差が入る。
第1表より明らかな様に、本発明の酸化物材料は良い超
伝導性を示している。尚、第1図にサンプル1の抵抗率
の温度依存性を示す。又、第2図にこのサンプルの磁化
率の温度依存性を示す。これにより明らかに40に付近
から超伝導転移が始まっていることがわかる。
1表 (サンプルの組成比と超伝導転移開始温度)実施例2 BiSrCuOをターゲツト材に用い、高周波スパッタ
法により本発明の超伝導材料を薄膜化した例を説明する
先ず、□成膜装置を10 ”’Torrに真空引きした
後、Arガスを503CCM流し、圧力を10−2To
rrにした。モしてRFの高周波を100W導入しプラ
ズマを放電させ、スパッタを開始した。ここで基板には
酸化マグネシウムを用いたが、その他チタン酸ストロン
チウム、シリコン、石英等も用いることが出来る。成膜
後基板を取り出したところ、膜が4,000人の厚みに
形成されており、EPMAで分析した結果、Bi:Sr
:Cu:0=2.l:5.2:2:10となっていた。
これを空気中で750℃で1時間アニールしたところ、
41にで超伝導転移を起こす膜が得られていた。
実施例3 実施例1と同様にBi2O5,5rCOa及びCuOの
粉体原料を用い、A ; Bi:Sr:Cu=2:5:
2 (本発明のもの)及びB ; Bi:Sr:Cu=
2:2:1 (比較例のもの)の2個のサンプルを焼成
した。ここでTcを測定したところ、Aが38にで、B
が8にであった。次にA及びBのバッキングデンシティ
−を測定したところ、Aが80%でBが55%であり、
Aの方が緻密な材料が得られていることがわかった。
(効  果) 以上説明した様に、本発明により以下の効果が得られる
(1) Bi%Sr%Cu及び0の元素のみでも40に
の超伝導体が得られた。これは従来のものの5倍に相当
する。
(2)焼成温度が750℃でもよく、従来のものより1
00℃も低く焼成温度を抑えることが出来る。これは薄
膜化及び線材化の時にも有利である。
(3)重金属であるBi又はPbの比を、従来のBf2
Sr2CanCI+++nOy等に比べて数十%も下げ
られ、材料作成上及び使用上の安全性が高められた。
(4)1回の反応でもバッキングデンシティ−が上がり
、緻密な超伝導材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
尚、第1図は実施例1のサンプル1の抵抗率の温度依存
性を示す図、第2図はこのサンプルの磁化率の温度依存
性を示す図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)組成式がA_xB_yCu_2O_zで表わされ
    る金属酸化物材料において、1<x<3、4≦y≦6、
    6<z<15であり、且つAがBi及びPbの2種類の
    元素群から選ばれた1種以上の元素又は原子団であり、
    且つBがアルカリ土類金属、Y(イットリウム)及びラ
    ンタノイド元素群から選ばれた1種以上の元素又は原子
    団であることを特徴とする金属酸化物材料。
  2. (2)AがBi、BがSrで、且つ1.5<x<2.5
    である請求項1に記載の金属酸化物材料。
  3. (3)AがBi、BがSrとBaとの混合物で、且つ1
    .5<x<2.5である請求項1に記載の金属酸化物材
    料。
  4. (4)SrとBaとの混合比をa:1とした場合、3≦
    a≦5である請求項3に記載の金属酸化物材料。
  5. (5)AがBi_1_−_aPb_aとした場合、0<
    a<0.5であり、且つBがSr及びBaの2種類の元
    素群から選ばれた1種以上の元素又は原子団である請求
    項1に記載の金属酸化物材料。
  6. (6)AがBiであり、BがB1_1_−_aB2_a
    と表され、B1がSr及びBaの2種類の元素群から選
    ばれた1種以上の元素又は原子団であり、且つB2がY
    及びランタノイド元素群から選ばれた1種以上の元素又
    は原子団であり、且つ0<a<0.4である請求項1に
    記載の金属酸化物材料。
JP1265276A 1989-10-13 1989-10-13 金属酸化物材料 Pending JPH03126623A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7981463B2 (en) 2005-07-05 2011-07-19 Nippon Steel Corporation Hot-dip Sn-Zn coated steel sheet having excellent corrosion resistance

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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