JPH0562545A - 酸化物超電導体およびその製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体およびその製造方法

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JPH0562545A
JPH0562545A JP3245131A JP24513191A JPH0562545A JP H0562545 A JPH0562545 A JP H0562545A JP 3245131 A JP3245131 A JP 3245131A JP 24513191 A JP24513191 A JP 24513191A JP H0562545 A JPH0562545 A JP H0562545A
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JP
Japan
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oxide
superconductor
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thin film
layer
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JP3245131A
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English (en)
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Toshiya Matsubara
俊哉 松原
Takeshi Morimoto
剛 森本
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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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)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】配向性が高く、臨界電流密度が高い酸化物超電
導体薄膜超電導材料を得る。 【構成】酸化ジルコニウムの基板に、Mg,Ca,S
r,Baからなる群から選ばれた1種以上の元素の有機
酸塩の溶液を塗布して熱処理することにより、この酸化
物基板表面に(Mg,Ca,Sr,Ba)ZrO3 層を
形成し、この層上に希土類系超電導体の薄膜を生成させ
て、酸化物超電導体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導体および
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、RE−Ba−Cu−O系の(RE
はY,La,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,E
r,Tm,Yb,Luからなる群から選ばれた1種以
上)酸化物超電導体(以下、希土類系超電導体という)
が知られている。希土類系超電導体の薄膜の製造方法と
しては、蒸着法、スパッタ法、CVD法、レーザー蒸着
法など種々の方法が試みられている。MgOやSrTi
3 などの単結晶基板上には、いずれの方法を用いて
も、77K、0テスラの条件では100万A/cm2 以上
の臨界電流密度を有する試料が得られている。
【0003】超電導体をマグネットなどの用途に応用し
ようとすると、可撓性のある線状またはテープ状の超電
導体を得ることが必要と考えられている。薄膜法を利用
してテープ状の超電導体を得るには、可撓性のテープ状
の基体上に高い臨界電流密度を有する超電導体を形成す
ることが必須である。
【0004】これまでにハステロイ等の耐熱性の金属上
に、安定化ジルコニア等のバッファー層を介して、酸化
物超電導体の薄膜を形成することが試みられてきたが、
77K、0テスラでの臨界電流密度は高々5×104
/cm2 と線材として応用するには十分に高い臨界電流密
度は得られていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】可撓性基板上では、単
結晶上に形成された薄膜に比べて、臨界電流密度が低い
のは、酸化物超電導体の結晶配向性が低いのが原因であ
ると考えられている。そこで本発明は、基板上に酸化物
超電導体の配向性薄膜を形成した酸化物超電導体および
その製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、Zr,Ti,
Snからなる群から選ばれた1種以上の元素を含む酸化
物の表面に、(100)面が表面に平行に配向したAB
3 (AはMg,Ca,Sr,Baからなる群から選ば
れた1種以上、BはZr,Ti,Snからなる群から選
ばれた1種以上)の層を介して、RE,Ba,Cu,O
を含む超電導体(REはY,La,Nd,Sm,Eu,
Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luからなる群
から選ばれた1種以上)の配向した薄膜が形成されたこ
とを特徴とする酸化物超電導体を提供するものである。
【0007】Zr,Ti,Snからなる群から選ばれた
1種以上の元素を含む酸化物は、この群から選ばれた2
種以上、あるいはさらに他の元素を含む複合酸化物であ
ってもよいが、基体を形成するときの焼結性や強度の観
点から、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズなど
が好ましい。酸化ジルコニウムの場合は、構造を安定化
させるためCaやYを添加したいわゆる安定化ジルコニ
アが好ましい。酸化スズの場合は、酸化スズのみでは焼
結性が小さいので、酸化チタン等を焼結助剤として含有
するものが好ましい。
【0008】この酸化物は、厚膜状などの成形体でも好
適に使用できるが、各種の耐熱合金等に、厚膜状または
薄膜状に酸化物を形成させたものを使用できる。この場
合は、可撓性のある超電導体が得られるので好ましい。
【0009】この酸化物の表面には、(100)面が膜
面と平行に配向したABO3 の層が存在する。ABO3
としては種々のものが使用できるが、表面に形成する酸
化物超電導体が希土類系酸化物超電導体である場合は、
BaZrO3 、BaTiO3、BaSnO3 、SrZr
3 、SrTiO3 、SrSnO3 が超電導体との反応
性がきわめて小さいので、特に好ましい。
【0010】このABO3 層には、希土類系超電導体薄
膜が形成される。希土類系超電導体はABO3 の影響で
配向性が向上する。このため、臨界電流密度などの特性
が良好である。希土類系超電導体は、REBa2Cu3Oy(yは
酸素量)の組成式で表されるものであることが好まし
い。
【0011】本発明の超電導体は、次に示すような方法
で製造するのが好ましい。まず、Zr,Ti,Snから
なる群から選ばれた1種以上(B成分)を含む酸化物の
基板を作成する。この酸化物は、厚膜状に成形するのが
好ましく、金属等の基材の上に形成しても良い。成形方
法としては、ドクターブレード法、キャスティング法、
ディップコート法等を採用することができる。
【0012】次に、この酸化物基板に、Mg,Ca,S
r,Baからなる群から選ばれた1種以上の元素(A成
分)を含む溶液を塗布して、熱処理する。このとき、基
板のB成分と塗布したA成分とが反応して、酸化物基板
表面にABO3 層を形成する。熱処理は、空気中で行う
ことが好ましい。
【0013】ABO3 の粉末、AおよびBの酸化物の混
合物、あるいはAとBの酸化物の前駆体の混合物を基体
の表面に塗布して焼成した場合は、(100)に配向し
たABO3 層を形成できない。Aの有機酸塩を基体上に
塗布し、一定の温度範囲で熱処理することにより、(1
00)配向したABO3 層が形成できる。
【0014】B成分を含む溶液としては、Bの有機酸塩
溶液が好ましい。有機酸塩としては、オクチル酸などの
長鎖のカルボン酸の塩や、ナフテン酸などの環式炭化水
素基を有するカルボン酸の塩が好ましい。熱処理する温
度範囲は、A成分とB成分の組み合わせにより厳密には
決定されるが、1100℃〜1400℃程度が好まし
い。これより低い温度ではABO3 層が形成されず、こ
れより高い温度では無配向のABO3 層が形成される。
【0015】ABO3 層の上層に希土類系超電導体薄膜
を形成する方法は、特に限定されず種々の方法を採用す
ることができる。たとえば、蒸着法、CVD法、スパッ
タ法、レーザー蒸着法等が使用できる。ABO3 層が
(100)配向をしている場合は、いずれの方法によっ
ても配向した超電導体薄膜が形成できる。
【0016】
【実施例】
実施例1 5重量%のYを含む平均粒径1μmの安定化ジルコニア
粉末を用いて、テープキャスティング法により厚さ0.
26mm、幅12cmのグリーンテープを作製した。これを
幅14mm、長さ40mmの大きさに切断し、大気中、15
00℃で5時間焼成して基板を得た。焼成後、試料は幅
10mm、長さ30mmに収縮していた。
【0017】次に、この基板に、Baを5重量%含むオ
クチル酸バリウムのトルエン溶液をスピンコーターを用
いてコーティングした。この操作により、安定化ジルコ
ニア基板の幅10mm、長さ30mmの面に、3mgのオク
チル酸バリウムが塗布された。さらに、大気中、105
0〜1450℃で1時間加熱処理した。
【0018】これらの試料の表面をX線回折装置を用い
て分析したところ、いずれも表面にBaZrO3 の薄膜
が形成されていた。図1に、それらのX線回折図を示
す。図1の最上段は上記ジルコニア基板表面の、X線回
折図である。
【0019】図1の2段目は、1050℃で処理した場
合の表面X線回折図である。熱処理温度が1050℃で
は、ジルコニア基板の回折ピークとともに、BaZrO
3 の(200)面(2θ=43°)のピークが存在する
が、ピークの高さは小さく、BaZrO3 は、完全には
生成していなかった。2θ=10°および20°付近に
は、安定化ジルコニアおよびBaZrO3 以外の相のピ
ーク(△印)が認められた。
【0020】図1の3段目は、1200℃で処理した場
合の表面X線回折図である。ジルコニア基板の回折ピー
クとともに、2θ=21°、43°、53°にBaZr
3特有のピーク(●印)が観察される。それぞれ(1
00)面、(200)面、(211)面に対応する。B
aZrO3 の(100)面および(200)面のピーク
強度が、粉末の試料に比べ相対的に大きく、(100)
面が膜に平行に配向したBaZrO3 層が形成されてい
ることがわかった。
【0021】図1の4段目に、1450℃で処理した場
合のX線回折図を示す。1450℃ではBaZrO3
(200)面、(211)面、(111)面(2θ=3
7°)のピーク(●印)が認められた。しかし、そのピ
ーク強度比は粉末のBaZrO3 のピーク強度比とほぼ
同じで、BaZrO3 が配向していないことがわかっ
た。図1の5段目には、参考のためにBaZrO3 の粉
末X線回折図を示す。
【0022】BaZrO3 の(200)面と(211)
面のピーク強度比を、熱処理温度に対してプロットした
のが図2である。1100℃〜1400℃では、ピーク
強度比が粉末試料の値より大きくなっており、この温度
範囲で熱処理することにより、(100)に配向したB
aZrO3 層が形成されることがわかった。
【0023】次に、1200℃で処理した(100)面
配向したBaZrO3 層を有する安定化ジルコニア基板
と、1450℃で処理した無配向のBaZrO3 層を有
する安定化ジルコニア基板を用い、BaZrO3 層を形
成させた面にCVD成膜装置を用いてY系酸化物超電導
体薄膜層を形成させた。
【0024】原料にはBa、Y、 Cuのジピバロイルメ
タン錯体を用い、基板を850℃に加熱しながら成膜
し、厚さ0. 4μmの YBa2Cu3Oy層を形成した。成膜時
の圧力は20mmHg(Ar:O2 =1:1)とし、成膜後
1気圧の酸素中で冷却した。試料を幅1mmに切り出
し、液体窒素中に浸漬し、4端子法により、77K、0
テスラで臨界電流密度を測定したところ、表1に示す結
果を得た。
【0025】
【表1】
【0026】実施例2 実施例1のオクチル酸バリウムに代えて、表2に示すA
の塩を用いた以外は実施例1と同様にして、安定化ジル
コニアの表面を処理した。1200℃で処理した場合
は、いずれも表面に(100)配向したAZrO3 相が
生成し、1450℃で処理した場合には、無配向のAZ
rO3 が生成した。これらの基板を用いて、実施例1と
同様に YBa2Cu3Oy薄膜を形成させ、4端子法により、7
7K、0テスラで臨界電流密度を測定した結果を表2に
示す。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】本発明では、配向性の高い酸化物超電導
体薄膜が得られ、臨界電流密度が高い超電導材料が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の試料のX線回折図
【図2】BaZrO3 層の(200)面と(211)面
のピーク強度比の熱処理温度依存性を示す図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Zr,Ti,Snからなる群から選ばれた
    1種以上の元素を含む酸化物の表面に、(100)面が
    表面に平行に配向したABO3 (AはMg,Ca,S
    r,Baからなる群から選ばれた1種以上、BはZr,
    Ti,Snからなる群から選ばれた1種以上)の層を介
    して、RE,Ba,Cu,Oを含む超電導体(REは
    Y,La,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,E
    r,Tm,Yb,Luからなる群から選ばれた1種以
    上)の配向した薄膜が形成されたことを特徴とする酸化
    物超電導体。
  2. 【請求項2】Zr,Ti,Snからなる群から選ばれた
    1種以上の元素を含む酸化物が、金属のテープ上に形成
    された厚膜である請求項1の酸化物超電導体。
  3. 【請求項3】Zr,Ti,Snからなる群から選ばれた
    1種以上の元素を含む酸化物の基板に、Mg,Ca,S
    r,Baからなる群から選ばれた1種以上の元素を含む
    溶液を塗布して熱処理することにより、この基板表面に
    ABO3 層を形成し、このABO3 層上にRE,Ba,
    Cu,Oを含む超電導体の薄膜を生成させることを特徴
    とする酸化物超電導体の製造方法。
  4. 【請求項4】Mg,Ca,Sr,Baからなる群から選
    ばれた1種以上の元素を含む溶液が、有機酸塩の溶液で
    ある請求項3の超電導体テープ線材の製造方法。
JP3245131A 1991-08-30 1991-08-30 酸化物超電導体およびその製造方法 Withdrawn JPH0562545A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257872A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Sharp Corp Ybco系高温超電導体成膜用複合基材およびybco系高温超電導体膜の作製方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257872A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Sharp Corp Ybco系高温超電導体成膜用複合基材およびybco系高温超電導体膜の作製方法

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Effective date: 19981112