JPH03137020A - 超伝導体 - Google Patents

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） この発明は、核融合炉、電磁流体発電機、加速器、回転
電気機器（電動機や発電機など）、磁気分離器、磁気浮
上列車、核磁気共鳴測定装置、磁気推進船、電子線露光
装置などのマグネットコイル用材料として適し、また、
送電線、電気エネルギー貯蔵器、変圧器、整流器などの
電力損失が問題になる用途に適し、さらに、ジョセフソ
ン素子、５ＱＵＩＤ素子、超伝導トランジスタなどの各
種素子として適し、さらにまた、赤外線探知材料、磁気
遮蔽材料などとして適した超伝導体に関する。

（従来の技術） 超伝導体としては、従来、Ｌａと、ＳｍＸＥｕ。

Ｇｄ、ＤｙＸＨｏまたはＹと、Ｓｒ、ＢａまたはＣａと
、Ｃｕと、０とを組み合わせた、いわゆるＴ９相と呼ば
れる相構造をもつものが知られている。しかしながら、
そのような超伝導体は、１００気圧以上もの高い酸素分
圧下での熱処理を必須とするので、製造がやっかいであ
る。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、高い酸素分圧下での熱処理を必須と
せず、低い酸素分圧下での熱処理によっても製造するこ
とができる超伝導体を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、下記一般式で
表わされる超伝導体を提供する。

Ｂｉ、Ｓｒ、ａｒ　Ｃｅｓ　Ｃｕ２Ｏ。

ただし、 ａ　：　Ｌａ、、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ。

ＨｏおよびＹから選ばれた元素 １、　９＜１）＜２．　１ ３．９＜ｑ＋ｒ＋ｓ＜４．１ ０≦ｓ＜０．６ １０．１＜ｙ＜１０．５ ２、　０１＜ｙ−１，５ｐ−ｑ−１，５ｒ２ｓ＜２．２
５ 上記において、元素αは、ただ１種を選択してもよく、
２種以上を選択してもよい。２種以上の元素を選択する
ときは、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄが８０％以上を占める
ようにする。

この発明の超伝導体は、第１図に示すような結晶構造を
有する。もっとも、この発明の超伝導体は、従来の、Ｂ
　ｉ　−８ｒ　−（Ｃａ）　−Ｃｕ−０超伝導体と同じ
ような変調構造をもっていてもよい。

そうして、この発明の超伝導体の結晶構造は、第２図に
示すようなＸ線回折パターンによって確認できる。第２
図に示す超伝導体は、ＢＢ１２５ｒ２Ｓ、、Ｃｅ、）、
３　Ｃｕ２Ｏ，で表わされるものである。なお、第２図
における横軸の２θは回折角（度）であり、縦軸のＩは
強度である。

この発明の超伝導体は、構造が理想的に実現されたとき
、Ｂ１２　Ｓｒ２　α２−ｓ　Ｃｅｓ　Ｃｕ２０Ｈ）と
なるが、通常は、酸素量の過不足があるがら、Ｂｉ、Ｓ
ｒｑα、Ｃｅｓ　Ｃｕ２Ｏ，という一般式％式％ １０．５．３．９＜ｑ十ｒ＋ｓ＜４．１という組成範囲
が許される。また、Ｃｅの固溶限界から、０≦ｓ＜０．
６という制限が加わる。

この発明の超伝導体においては、電荷は正孔で与えられ
、従来の銅複合酸化物系超伝導体と同じく、正孔濃度が
Ｃｕ１個あたり０．０１以上、０゜２５以下のときにの
み超伝導体となる。そうして、正孔濃度は、ｙ−１，５
ｐ−Ｑ−１，５ｒ−２ｓ−２で与えられるから、２．ｏ
ｌ＜ｙ−ｉ、５ｐ−ｑ−１，５ｒ−２ｓ＜２．２５でな
くてはならないことになる。好ましくは、２．１０＜ｙ
−１゜５ｐ−ｑ−１，５ｒ−２ｓ＜２．２０である。

元素αの選択であるが、構造を安定に作るためには、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙが好ましい。一方、２．０１＜ｙ
−１，５ｐ−ｑ−１，５ｒ”２ｓ＜２．２５．：いう制
限を満たすためには、ｙが大きいほど容易である。これ
から、１０．１＜）ｒ＜１０、　５なる制限が加わる。

また、元素αのイオン半径は大きいほどよい。すなわち
、この観点からは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄの順
に好ましいことになる。だから、元素αは、好ましい順
に、Ｓｍ、Ｅｕ；　Ｇｄ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙ
と決められる。そうして、超伝導体とするために、Ｓｍ
、Ｅｕ、ＧｄＸＮｄの割合が元素αの全量の８０％以上
を占めるようにする。そうしないと、イオン半径の平均
が小さすぎるようになってｙが１０．１を下回るように
なり、２．Ｏ］、＜ｙ−４゜５ｐ−Ｑ−１，５ｒ−２ｓ
＜２．２５なる関係を満足できなくなる。

この発明の超伝導体は、テープ状、線状、繊維状、シー
ト状など、いろいろな形態にして用いることができる。

また、炭素繊維や、セラミックスや、銀などの金属から
なる補強線材上に形成して用いることもできる。さらに
、銀シースなどの補強用の中空材料に詰めて用いること
もできる。さらにまた、銅などのマトリクスを用いて多
芯線構造の超伝導線材とすることもできる。また、５１
１Ｍｇ０．、ＬａＧａＯ３などの基板上に薄膜として形
成し、いろいろな素子として、あるいは、ＬＳＩの配線
として用いることができる。

この発明の超伝導体は、いろいろな方法によって製造す
ることができる。たとえば、よく知られた粉末混合法に
よることができる。また、電子ビーム蒸着法やレーザー
蒸着法などの各種蒸着法によったり、マグネトロンスパ
ッタ法などの各種スパッタ法によったり、ハロゲン化物
や有機金属などを用いる化学的気相成長法によったり、
硝酸塩や有機酸などを用いる霧化法によったり、アルコ
キシドなどを用いる塗布法によったりすることができる
。

（実　施　例） 実施例ｌ Ｂｉ２Ｏ３、ＳｒＣＯ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｃｅ０１ＣｕＯ
の粉末を、Ｂｉ　：Ｓｒ　：Ｓｍ：Ｃｅ　：Ｃｕが２：
２：１．６：０．４：２になるように計りとり、これを
メノウ乳鉢で粉砕した後Ａｌ２Ｏ３の容器に入れ、空気
中にて９００℃で５時間焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０℃で１０時間焼結し、さ
らに５０気圧の酸素分圧下にて５５０℃で１０時間熱処
理し、徐冷した。

このようにして得られたＢ　ｉ２Ｓ　ｒ２Ｓｍ、６Ｃｅ
ｏ４Ｃｕ２０１０．２４なる超伝導体の超伝導転移温度
は、１５にであった。

実施例２ Ｂｉ２０３、ＳｒＣＯ３、Ｓｍ２０１、Ｃｅ０１ＣｕＯ
の粉末を、Ｂｉ　：Ｓｒ　：Ｓｍ：Ｃｅ　：Ｃｕが２：
２：１．７：０，３＋２になるように計りとり、これを
メノウ乳鉢で粉砕した後Ａｌ２Ｏ３の容器に入れ、空気
中にて９００℃で５時間焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０°Ｃで１０時間焼結し、
さらに５０気圧の酸素分圧下にて５５０°Ｃで１０時間
熱処理し、徐冷した。

このようにして得られたＢｉ２Ｓｒ２ｓｍ１７ＣＢ１２
５ｒ２ｓ□。２４なる超伝導体の超伝導転移温度は、２
５にであった。

実施例３ Ｂｉ２０３、ＳｒＣＯ３，５ｍ２ｏ３、ｃｅｏｌＣｕの
粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｓｍ：Ｃｅ：Ｃｕが２：２：１．
ｓｈｏ、２＋２になるように計りとり、これをメノウ乳
鉢で粉砕した後Ａ１２ｏ３の容器に入れ、空気中にて９
００℃で５時間焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０℃で１０時間焼結し、さ
らに５０気圧の酸素分圧下にて５５０℃で１０時間熱処
理し、徐冷した。

このようにして得られたＢＢ１２５ｒ２Ｓ、。

Ｃｅｏ２Ｃｕ２０１ｏ２ｏなる超伝導体の超伝導転移温
度は、１７にであった。

実施例４ Ｂｉ２０１、ＳｒＣＯ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｃｅ０１Ｃｕの
粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｓｍ：Ｃｅ：Ｃｕが２：２：１，
９：０．１＋２になるように計りとり、これをメノウ乳
鉢で粉砕した後Ａｌ２Ｏ３の容器に入れ、空気中にて９
００℃で５時間焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０℃で１０時間焼結し、さ
らに４００気圧の酸素分圧下にて５５０°Ｃで１０時間
熱処理し、徐冷した。

このようにして得られたＢ　ｉ２Ｓ　ｒ２Ｓｍ、９Ｃｅ
ｏ１Ｃｕ２０１ｏ１８なる超伝導体の超伝導転移温度は
、３５にであった。

実施例５ Ｂｉ２０３、ＳｒＣＯ３、Ｎｄ２ｏ３、ｃｅｏｌＣｕＯ
の粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｎｄ：Ｃｅ：Ｃｕが２：２：１
．７：０，３：２になるように計りとり、これをメノウ
乳鉢で粉砕した後Ａ１２ｏ３の容器に入れ、空気中にて
９００℃で５時間焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０　℃で１０時間焼結し、
さらに５０気圧の酸素分圧下にて５５０℃で１０時間熱
処理し、徐冷した。

このようにして得られたＢ　１２　Ｓ　ｒ２　Ｎｄ１７
Ｃｅｏ３Ｃｕ２ｏ、。、２４なる超伝導体の超伝導転移
温度は、２７にであった。

実施例６ Ｂｉ２０３、ＳｒＣＯ３、Ｅｕ２ｏ３、ｃｅｏｌＣｕＯ
の粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｅｕ：Ｃｅ：Ｃｕが２：２＋１
．８：０．２：２になるように計りとり、これをメノウ
乳鉢で粉砕した後Ａ１２ｏ３の容器に入れ、空気中にて
９００　℃で５時間焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０℃で１０時間焼結し、さ
らに５０気圧の酸素分圧下にて５５０℃で１０時間熱処
理し、徐冷した。

このようにして得られたＢｉ２５ｒ２Ｎｄ１８Ｃｅｏ２
Ｃｕ２０１０．１８なる超伝導体の超伝導転移温度は、
１７にであった。

実施例７ Ｂｉ２０３、ＳｒＣＯ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｃｅ０１ＣｕＯ
の粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｇｄ：Ｃｅ：Ｃｕが２：２：１
．７５：０．２５：２になるように計りとり、これをメ
ノウ乳鉢で粉砕した後Ａｌ２Ｏ３の容器に入れ、空気中
にて９００°Ｃで５時間焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０℃で１０時間焼結し、さ
らに４００気圧の酸素分圧下にて５５０℃で１０時間熱
処理し、徐冷した。

このようにして得られたＢ　ｉ　２　Ｓ　ｒ２　Ｇｄ１
７゜Ｃｅｏ２５Ｃｕ２０１ｏ２ｏなる超伝導体の超伝導
転移温度は、１９にであった。

実施例８ Ｂｉ２０３、ＳｒＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｃ
ｅＯ，、ＣｕＯの粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｎｄ：Ｓｍ：Ｃ
ｅ：Ｃｕが２：１，９：０．２二１、ｓ：ｏ、１：２に
なるように計りとり、これをメノウ乳鉢で粉砕した後Ａ
１゜０３の容器に入れ、空気中にて９００℃で５時間焼
成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０℃で１０時間焼結し、さ
らに５０気圧の酸素分圧下にて５５０℃で１０時間熱処
理し、徐冷した。

このようにして得られたＢｉ２５ｒ１９Ｎｄｏ、２　Ｓ
ｍ１．Ｂ　Ｃｅｏ、Ｃｕ２　ｏｌｏ、２ｏなる超伝導体
の超伝導転移温度は、２１にであった。

実施例９ Ｂｉ２０３、ＳｒＣＯ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｃ
ｅ０１ＣｕＯの粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｌａ：Ｅｕ：Ｃｅ
：Ｃｕが２：１．９５：０．２：１．７：０．１５：２
になるように計りとり、これをメノウ乳鉢で粉砕した後
Ａｌ２Ｏ，の容器に入れ、空気中にて９００℃で５時間
焼成した。

次に、得られた焼成体をメノウ乳鉢で粉砕し、ペレット
状に成形し、空気中にて９９０℃で１０時間焼結し、さ
らに５０気圧の酸素分圧下にて５５０℃で１０時間熱処
理し、徐冷した。

このようにして得られたＢｉ２Ｓｒ＋、。

Ｌｄｏ２Ｅｕ１．７　Ｃｅｏ１５Ｃｕ２０＋ｏ、ｔａな
る超伝導体の超伝導転移温度は、１８にであった。

（発明の効果） この発明は、下記一般式で表わされる超伝導体であるか
ら、実施例にも示したように、低い酸素分圧下での熱処
理でも高い超伝導転移温度を発現する。

Ｂｉ、Ｓｒ、ａｒ　Ｃｅ、Ｃｕ２Ｏ。

ただし、 ａ　：　Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ。

ＨｏおよびＹから選ばれた元素 １．９＜ｐ＜２．　１ ３、　９＜ｑ＋ｒ＋ｓ＜４．　１ ０≦ｓ＜０．　６ １０．１＜ｙ＜１０．５ ２．０１＜ｙ−１，５ｐ　　　Ｑ−１，５ｒ　−２ｓ＜
２．　２５

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の超伝導体の結晶構造のモデル図、
第２図は、この発明の超伝導体の一例についてそのＸ線
回折パターンを示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　下記一般式で表わされる超伝導体。 Ｂｉ＿ｐＳｒ＿ｑα＿ｒＣｅ＿ｓＣｕ＿２Ｏ＿ｙただし
   、 α：Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、 Ｄｙ、ＨｏおよびＹから選ばれた元 素 １．９＜ｐ＜２．１ ３．９＜ｑ＋ｒ＋ｓ＜４．１ ０≦ｓ＜０．６ １０．１＜ｙ＜１０．５ ２．０１＜ｙ−１．５ｐ−ｑ−１．５ｒ −２ｓ＜２．２５