JPH05310421A - 酸化物超電導体厚膜積層体およびその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体厚膜積層体およびその製造方法Info
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- JPH05310421A JPH05310421A JP4143406A JP14340692A JPH05310421A JP H05310421 A JPH05310421 A JP H05310421A JP 4143406 A JP4143406 A JP 4143406A JP 14340692 A JP14340692 A JP 14340692A JP H05310421 A JPH05310421 A JP H05310421A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高い結晶配向性を有し、臨界電流密度等の超電
導特性が良好で、電流リードなどの用途にも好適に使用
することができる酸化物超電導体厚膜状積層体を提供す
る。 【構成】基板上に第１層としてｃ軸が基板表面に垂直に
配向したからなる層を有し、その上に第２層として第１
層より低い分解溶融温度を有し、かつｃ軸が基板表面に
垂直に配向したＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy からなる層を有す
る酸化物超電導体厚膜積層体。
導特性が良好で、電流リードなどの用途にも好適に使用
することができる酸化物超電導体厚膜状積層体を提供す
る。 【構成】基板上に第１層としてｃ軸が基板表面に垂直に
配向したからなる層を有し、その上に第２層として第１
層より低い分解溶融温度を有し、かつｃ軸が基板表面に
垂直に配向したＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy からなる層を有す
る酸化物超電導体厚膜積層体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導体厚膜の
積層体およびその製造方法に関するものである。
積層体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy （Ｒｅは
Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅ
ｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ）系の層状ペロブスカイト
構造の酸化物超電導体のバルク材料が溶融凝固法により
製造されている。この場合、結晶軸を揃えることが困難
であり、長手方向に大きな電流が流せないという問題を
有していた。
Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅ
ｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ）系の層状ペロブスカイト
構造の酸化物超電導体のバルク材料が溶融凝固法により
製造されている。この場合、結晶軸を揃えることが困難
であり、長手方向に大きな電流が流せないという問題を
有していた。
【０００３】基板上に酸化物超電導体厚膜を積層したも
のは、基板上で溶融凝固した場合に配向性のある凝固物
が得られるが、膜厚を厚くした場合には、配向性が必ず
しも十分でなく、例えば電流リードのように大きな電流
を流す必要のある用途には臨界電流が不十分であった。
のは、基板上で溶融凝固した場合に配向性のある凝固物
が得られるが、膜厚を厚くした場合には、配向性が必ず
しも十分でなく、例えば電流リードのように大きな電流
を流す必要のある用途には臨界電流が不十分であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い結晶配
向性を有し、臨界電流密度等の超電導特性が良好で、電
流リードなどの用途にも好適に使用することができるＲ
ｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 系の酸化物超電導体厚膜状積層体を
提供することを目的とする
向性を有し、臨界電流密度等の超電導特性が良好で、電
流リードなどの用途にも好適に使用することができるＲ
ｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 系の酸化物超電導体厚膜状積層体を
提供することを目的とする
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に第１
層としてｃ軸が基板表面に垂直に配向したＲｅＢａ2Ｃ
ｕ3 Ｏy からなる層を有し、その上に第２層として第１
層より低い分解溶融温度を有し、かつｃ軸が基板表面に
垂直に配向したＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy からなる層を有す
る酸化物超電導体厚膜積層体を提供するものである。
層としてｃ軸が基板表面に垂直に配向したＲｅＢａ2Ｃ
ｕ3 Ｏy からなる層を有し、その上に第２層として第１
層より低い分解溶融温度を有し、かつｃ軸が基板表面に
垂直に配向したＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy からなる層を有す
る酸化物超電導体厚膜積層体を提供するものである。
【０００６】本明細書において、ＲｅはＹ、Ｌｕ、Ｙ
ｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎ
ｄ、Ｐｒ、Ｌａからなる群から選ばれた１種以上を表
す。１２３相はＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 結晶相を表し、２
１１相はＲｅ2 ＢａＣｕＯ5 結晶相を表す。
ｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎ
ｄ、Ｐｒ、Ｌａからなる群から選ばれた１種以上を表
す。１２３相はＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 結晶相を表し、２
１１相はＲｅ2 ＢａＣｕＯ5 結晶相を表す。
【０００７】本発明において、第１層は第２層に比べて
分解溶融温度が高いことが必要である。ここで分解溶融
温度とは、１２３相が２１１相と液相に分解溶融する温
度である。希土類系酸化物超電導体においては、分解溶
融温度は、Ｒｅのイオン半径と関係があり、Ｒｅのイオ
ン半径が小さくなるにしたがって分解溶融温度が低くな
る傾向がある。したがって、第１層のＲｅのイオン半径
が、第２層のＲｅのイオン半径より大きいことが好まし
い。Ｒｅは第１層、第２層でそれぞれ１種でも、２種以
上を含んでいてもよい。
分解溶融温度が高いことが必要である。ここで分解溶融
温度とは、１２３相が２１１相と液相に分解溶融する温
度である。希土類系酸化物超電導体においては、分解溶
融温度は、Ｒｅのイオン半径と関係があり、Ｒｅのイオ
ン半径が小さくなるにしたがって分解溶融温度が低くな
る傾向がある。したがって、第１層のＲｅのイオン半径
が、第２層のＲｅのイオン半径より大きいことが好まし
い。Ｒｅは第１層、第２層でそれぞれ１種でも、２種以
上を含んでいてもよい。
【０００８】具体的には、第１層においてＲｅとして
は、超電導体相の融点が高いという点でＬａ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄが好ましい。第１層においては、
ＲｅがＰｒのように超電導を示さないものであってもか
まわない。第２層においてＲｅとしては、希土類系酸化
物超電導体層の融点が低いという点でＹ、Ｌｕ、Ｙｂ、
Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、が好ましい。
は、超電導体相の融点が高いという点でＬａ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄが好ましい。第１層においては、
ＲｅがＰｒのように超電導を示さないものであってもか
まわない。第２層においてＲｅとしては、希土類系酸化
物超電導体層の融点が低いという点でＹ、Ｌｕ、Ｙｂ、
Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、が好ましい。
【０００９】本発明において第１層の１２３相は、その
上に形成する第２層の配向性を支配するものであるの
で、結晶ｃ軸が基板表面に垂直方向に良く配向している
ことが望ましい。第１層の酸化物超電導体の形成方法
は、レーザー蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法、
ディップコート法が好ましい。膜厚は、１〜５μｍが配
向性の点から好ましい。
上に形成する第２層の配向性を支配するものであるの
で、結晶ｃ軸が基板表面に垂直方向に良く配向している
ことが望ましい。第１層の酸化物超電導体の形成方法
は、レーザー蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法、
ディップコート法が好ましい。膜厚は、１〜５μｍが配
向性の点から好ましい。
【００１０】第２層は、第１層を形成した後、その上に
第２層組成の酸化物厚膜を積層し、第２層のみが分解溶
融する条件で、第２層を溶融凝固して形成する。すなわ
ち、この時の溶融温度は、第２層の分解溶融温度より高
く、かつ第１層の分解溶融温度より低い温度である。こ
の状態から冷却して第２層を凝固すれば、第２層の結晶
配向性は第１層の配向性に影響される。したがって、第
１層を配向性を良くすることにより全体の配向性を良好
にすることが可能になる。第２層の厚さは、基板上に直
接積層した場合に比べて、良好な配向を保ったまま厚く
することが可能で、３００μｍ以上の厚さにもすること
ができる。第２層の厚さは、１０〜１０００μｍ程度が
好ましい。
第２層組成の酸化物厚膜を積層し、第２層のみが分解溶
融する条件で、第２層を溶融凝固して形成する。すなわ
ち、この時の溶融温度は、第２層の分解溶融温度より高
く、かつ第１層の分解溶融温度より低い温度である。こ
の状態から冷却して第２層を凝固すれば、第２層の結晶
配向性は第１層の配向性に影響される。したがって、第
１層を配向性を良くすることにより全体の配向性を良好
にすることが可能になる。第２層の厚さは、基板上に直
接積層した場合に比べて、良好な配向を保ったまま厚く
することが可能で、３００μｍ以上の厚さにもすること
ができる。第２層の厚さは、１０〜１０００μｍ程度が
好ましい。
【００１１】第２層の酸化物超電導体においては、１２
３相だけでなく他の結晶層を含むことができる。２１１
相を含む場合は、ピン止め効果が有するので好ましい。
２１１相は１２３相が分解溶融する際にも生成するが、
あらかじめ２１１相を過剰に加えておく場合は、凝固の
際に配向性組織が形成されやすいので好ましい。第２層
において２種類以上のＲｅが含まれる場合は、２１１相
が微細化し、ピン止め効果がより増大する。そのほか、
ＢａＳｎＯ3 、Ａｇ粒子の添加も、磁束のピン止め効果
を有し、粒子の配合により臨界電流密度が増大する。
３相だけでなく他の結晶層を含むことができる。２１１
相を含む場合は、ピン止め効果が有するので好ましい。
２１１相は１２３相が分解溶融する際にも生成するが、
あらかじめ２１１相を過剰に加えておく場合は、凝固の
際に配向性組織が形成されやすいので好ましい。第２層
において２種類以上のＲｅが含まれる場合は、２１１相
が微細化し、ピン止め効果がより増大する。そのほか、
ＢａＳｎＯ3 、Ａｇ粒子の添加も、磁束のピン止め効果
を有し、粒子の配合により臨界電流密度が増大する。
【００１２】本発明の基板としては、酸化物超電導体と
溶融凝固温度で実質的に反応しないものであれば、特に
限定されない。酸化物超電導体との熱膨張係数の差およ
び反応性が少ない点で、セラミックスが好ましい。具体
的には、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、ＹＳＺ、ＢａＳｎＯ
3 、ＬａＡｌＯ3 、ＬａＳｒＧａＯ4 、Ｙ2 Ｏ3 が使用
可能である。特に、酸化物超電導体との熱膨張係数の
差、反応性の点から、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、ＹＳＺ、
ＢａＳｎＯ3 が好ましい。
溶融凝固温度で実質的に反応しないものであれば、特に
限定されない。酸化物超電導体との熱膨張係数の差およ
び反応性が少ない点で、セラミックスが好ましい。具体
的には、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、ＹＳＺ、ＢａＳｎＯ
3 、ＬａＡｌＯ3 、ＬａＳｒＧａＯ4 、Ｙ2 Ｏ3 が使用
可能である。特に、酸化物超電導体との熱膨張係数の
差、反応性の点から、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、ＹＳＺ、
ＢａＳｎＯ3 が好ましい。
【００１３】
【作用】本発明は基板上にｃ軸配向した第１層の希土類
系酸化物超電導層を有することにより、第２層の希土類
系酸化物超電導層が溶融凝固する際、第１層の希土類系
酸化物超電導層の結晶に沿って結晶成長し、良好な超電
導特性を有する厚膜積層体が作製できると考えられる。
本発明において、超電導電流は主に第２層を流れる。第
１層は薄くてもよいので、高配向性の達成できる方法で
形成することができる。
系酸化物超電導層を有することにより、第２層の希土類
系酸化物超電導層が溶融凝固する際、第１層の希土類系
酸化物超電導層の結晶に沿って結晶成長し、良好な超電
導特性を有する厚膜積層体が作製できると考えられる。
本発明において、超電導電流は主に第２層を流れる。第
１層は薄くてもよいので、高配向性の達成できる方法で
形成することができる。
【００１４】
実施例１ ＭｇＯの多結晶基板上に、ＣＶＤ法（基板温度７５０
℃）によりｃ軸が基板表面に垂直に配向した１２３相
（Ｒｅ＝Ｌａ）の薄膜を３μｍの厚さで形成した。この
上に、１２３相（Ｒｅ＝Ｙ）、２１１相（Ｒｅ＝Ｙ）を
重量比で６：４の割合で含む焼結体を載せ１０６０℃に
加熱した。この温度では、第１層の１２３相は固相のま
ま変化なく、第２層は１２３相が分解溶融して、２１１
相の粒子と液相からなっていた。次に９６０℃まで２℃
／ｈで冷却し、さらに１００℃／ｈで室温まで冷却し
た。この結果、第２層の厚さ５００μｍで幅１０ｍｍの
厚膜積層体が得られた。溶融凝固処理をした後、４５０
℃で５０時間アニール処理を施した。直流四端子法によ
り液体窒素温度で測定した臨界電流を表１に示す。
℃）によりｃ軸が基板表面に垂直に配向した１２３相
（Ｒｅ＝Ｌａ）の薄膜を３μｍの厚さで形成した。この
上に、１２３相（Ｒｅ＝Ｙ）、２１１相（Ｒｅ＝Ｙ）を
重量比で６：４の割合で含む焼結体を載せ１０６０℃に
加熱した。この温度では、第１層の１２３相は固相のま
ま変化なく、第２層は１２３相が分解溶融して、２１１
相の粒子と液相からなっていた。次に９６０℃まで２℃
／ｈで冷却し、さらに１００℃／ｈで室温まで冷却し
た。この結果、第２層の厚さ５００μｍで幅１０ｍｍの
厚膜積層体が得られた。溶融凝固処理をした後、４５０
℃で５０時間アニール処理を施した。直流四端子法によ
り液体窒素温度で測定した臨界電流を表１に示す。
【００１５】実施例２ 実施例１において、第２層に１２３相（Ｒｅ＝Ｙ）、２
１１相（Ｒｅ＝Ｙ）、ＢａＳｎＯ3 とを重量比で６：
４：２の割合で含む焼結体を溶融凝固の原料に用いて、
同様に酸化物超電導体厚膜を得た。同様に測定した臨界
電流密度を表１に示す。
１１相（Ｒｅ＝Ｙ）、ＢａＳｎＯ3 とを重量比で６：
４：２の割合で含む焼結体を溶融凝固の原料に用いて、
同様に酸化物超電導体厚膜を得た。同様に測定した臨界
電流密度を表１に示す。
【００１６】実施例３〜７ 第１層および第２層のＲｅを表１に示したものに代え、
実施例２と同様に第２層に１２３相、２１１相、ＢａＳ
ｎＯ3 とを重量比で６：４：２で配合した焼結体を用
い、表１に示す溶融温度で溶融した以外は実施例２と同
様にして厚膜積層体を得た。表１において、Ｒｅ１は第
１層１２３相に含まれるＲｅ、Ｒｅ２は第２層の焼結体
に予め加える１２３相に含まれるＲｅ、Ｒｅ３は第２層
の焼結体に予め加える２１１相に含まれるＲｅを表す。
実施例２と同様に第２層に１２３相、２１１相、ＢａＳ
ｎＯ3 とを重量比で６：４：２で配合した焼結体を用
い、表１に示す溶融温度で溶融した以外は実施例２と同
様にして厚膜積層体を得た。表１において、Ｒｅ１は第
１層１２３相に含まれるＲｅ、Ｒｅ２は第２層の焼結体
に予め加える１２３相に含まれるＲｅ、Ｒｅ３は第２層
の焼結体に予め加える２１１相に含まれるＲｅを表す。
【００１７】
【表１】
【００１８】比較例１〜３ 第１層が無い以外は、実施例３〜７と同様にして厚膜積
層体を得た。同様にして測定した臨界電流密度を表２に
示す。
層体を得た。同様にして測定した臨界電流密度を表２に
示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】本発明の酸化物超電導体厚膜積層体は、
希土類系の１２３相が結晶のｃ軸を基板の表面に垂直に
配向させている。高い配向性を有するため、優れた超電
導特性を有する。特に、臨界電流密度が高いので、超電
導コイルに電流を入出力するための電流リードなどの用
途に好適に使用できる。
希土類系の１２３相が結晶のｃ軸を基板の表面に垂直に
配向させている。高い配向性を有するため、優れた超電
導特性を有する。特に、臨界電流密度が高いので、超電
導コイルに電流を入出力するための電流リードなどの用
途に好適に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｄ 8728−4Ｍ
Claims (5)
- 【請求項１】基板上に第１層としてｃ軸が基板表面に垂
直に配向したＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy（ＲｅはＹ、Ｌｕ、
Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎ
ｄ、Ｐｒ、Ｌａからなる群より選ばれた１種以上）から
なる層を有し、その上に第２層として第１層より低い分
解溶融温度を有し、かつｃ軸が基板表面に垂直に配向し
たＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy からなる層を有する酸化物超電
導体厚膜積層体。 - 【請求項２】第１層のＲｅのイオン半径が、第２層のＲ
ｅのイオン半径より大きい請求項１の酸化物超電導体厚
膜積層体。 - 【請求項３】第２層のＲｅＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 相中に、Ｒ
ｅ2 ＢａＣｕＯ5 、ＢａＳｎＯ3 、Ａｇから選ばれる１
種以上の粒子が分散した構造を有している請求項１また
は請求項２の酸化物超電導体厚膜積層体。 - 【請求項４】請求項１〜３いずれか１の酸化物超電導体
厚膜積層体からなる電流リード。 - 【請求項５】基板上に第１層を形成した後、第２層を積
層し、第１層の分解溶融温度以下の温度で第２層を溶融
した後凝固する、請求項１〜４いずれか１の酸化物超電
導体厚膜積層体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4143406A JPH05310421A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 酸化物超電導体厚膜積層体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4143406A JPH05310421A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 酸化物超電導体厚膜積層体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05310421A true JPH05310421A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=15338035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4143406A Withdrawn JPH05310421A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 酸化物超電導体厚膜積層体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05310421A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009238501A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Chubu Electric Power Co Inc | 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法 |
| JP2009283372A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Fujikura Ltd | 人工ピンを導入した酸化物超電導導体及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP4143406A patent/JPH05310421A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009238501A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Chubu Electric Power Co Inc | 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法 |
| JP2009283372A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Fujikura Ltd | 人工ピンを導入した酸化物超電導導体及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |