JPH0616419A - 無限層超伝導体 - Google Patents
無限層超伝導体Info
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- JPH0616419A JPH0616419A JP4145973A JP14597392A JPH0616419A JP H0616419 A JPH0616419 A JP H0616419A JP 4145973 A JP4145973 A JP 4145973A JP 14597392 A JP14597392 A JP 14597392A JP H0616419 A JPH0616419 A JP H0616419A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ＣｕＯ2 導電面を持つ無限層構造の物質に対
して、高圧力下で、アルカリ土類金属、または、希土類
金属をドープさせてなる超伝導体。 【効果】 まったく新しいタイプの超伝導体の実現を可
能とし、臨界電流密度(Jc)が非常に高い無限層構造超伝
導性物質が提供される。
して、高圧力下で、アルカリ土類金属、または、希土類
金属をドープさせてなる超伝導体。 【効果】 まったく新しいタイプの超伝導体の実現を可
能とし、臨界電流密度(Jc)が非常に高い無限層構造超伝
導性物質が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は無限層超伝導体に関す
るものである。さらに詳しくは、線状、テープ状等の超
伝導厚膜、あるいは素子等に用いられる薄膜として有用
な無限層超伝導体物質に関するものである。
るものである。さらに詳しくは、線状、テープ状等の超
伝導厚膜、あるいは素子等に用いられる薄膜として有用
な無限層超伝導体物質に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】最近、銅の周りに酸素が平面
四配位したＣｕＯ2 導電面間にアルカリ土類金属や希土
類がはさまれた無限層構造は、様々な銅酸化物系高温超
伝導体の究極の結晶構造と考えられるようになってき
た。その理由としては、これら無限層構造は、導電面の
間隔が短いのでフラックスが相互作用し、そのため臨界
電流密度(Jc)が非常に高くなるとの指摘がある。
四配位したＣｕＯ2 導電面間にアルカリ土類金属や希土
類がはさまれた無限層構造は、様々な銅酸化物系高温超
伝導体の究極の結晶構造と考えられるようになってき
た。その理由としては、これら無限層構造は、導電面の
間隔が短いのでフラックスが相互作用し、そのため臨界
電流密度(Jc)が非常に高くなるとの指摘がある。
【０００３】したがって、この無限層超伝導体物質は、
実用性の高い超伝導体物質として、その合成の成功が急
がれていた。さらに、この無限層超伝導体物質は、その
実用面だけでなく、結晶構造が単純であり、超伝導発現
の機構が考え易いなどの基本原理の解明といった、学問
的な観点からも注目されている。
実用性の高い超伝導体物質として、その合成の成功が急
がれていた。さらに、この無限層超伝導体物質は、その
実用面だけでなく、結晶構造が単純であり、超伝導発現
の機構が考え易いなどの基本原理の解明といった、学問
的な観点からも注目されている。
【０００４】一般的に、超伝導体では二つのＣｕＯ2 導
電面との間に、導電面に対してホールまたは電子を供給
する構造を持つ修飾層がある。この無限層構造では、こ
の修飾層に対応するものは酸素を含まない金属イオンだ
けであり、極めて単純な結晶構造である。最近になっ
て、このような無限層構造を持った物質の合成方法が提
案されつつある。それはたとえばＣａ1-Ｓｒx ＣｕＯ2
が、X=0.14と0.09の場合といったきわめて限られた組成
において、無限層構造に相転移させるというものであ
り、あるいは、ＳｒＣｕＯ2 が６万気圧の高圧下におい
て、無限層構造に相転移することなどである。
電面との間に、導電面に対してホールまたは電子を供給
する構造を持つ修飾層がある。この無限層構造では、こ
の修飾層に対応するものは酸素を含まない金属イオンだ
けであり、極めて単純な結晶構造である。最近になっ
て、このような無限層構造を持った物質の合成方法が提
案されつつある。それはたとえばＣａ1-Ｓｒx ＣｕＯ2
が、X=0.14と0.09の場合といったきわめて限られた組成
において、無限層構造に相転移させるというものであ
り、あるいは、ＳｒＣｕＯ2 が６万気圧の高圧下におい
て、無限層構造に相転移することなどである。
【０００５】しかしながら、これらの無限層構造を持つ
物質は、このままでは、超伝導性を示すものでなく、こ
の無限層構造に対してホールをドープすれば、超伝導化
する可能性があるとの指摘がなされているものの、これ
までのところ、その超伝導性物質を合成するための方法
を見いだすにはいたっていない。この発明は以上の通り
の事情に鑑みてなされたものであり、このような無限層
構造に着目し、まったく新しいタイプの超伝導体の実現
を可能とすることを目的としている。
物質は、このままでは、超伝導性を示すものでなく、こ
の無限層構造に対してホールをドープすれば、超伝導化
する可能性があるとの指摘がなされているものの、これ
までのところ、その超伝導性物質を合成するための方法
を見いだすにはいたっていない。この発明は以上の通り
の事情に鑑みてなされたものであり、このような無限層
構造に着目し、まったく新しいタイプの超伝導体の実現
を可能とすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
解決するものとして、銅の周りに酸素が平面四配位した
ＣｕＯ2 導電面を持つ無限層構造の物質に対して、高圧
力下で、アルカリ土類金属、または、希土類金属で置換
し、ホールまたは電子をドープさせてなる無限層超伝導
体を提供する。
解決するものとして、銅の周りに酸素が平面四配位した
ＣｕＯ2 導電面を持つ無限層構造の物質に対して、高圧
力下で、アルカリ土類金属、または、希土類金属で置換
し、ホールまたは電子をドープさせてなる無限層超伝導
体を提供する。
【０００７】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明について説明する。
明について説明する。
【０００８】
【実施例】実施例１ まず、所定のモル比に混合した、ＳｒＣＯ3 、Ｌａ2 Ｏ
3 、および、ＣｕＯを950℃で36〜48時間仮焼した。得
られたＳｒＣｕＯ2 、Ｌａ2 Ｏ2 および、ＣｕＯの混合
粉を、3万気圧で950〜1000℃の高圧高温条件下で処理し
た。Ｌａ3+をドープすることとし、このＬａ3+をドープ
するためにはＣｕ+ となるような還元性の雰囲気が必要
であると思われることから、試料を直接BNセルに入れ
て、高温高圧下で反応させた。カーボンヒータによる強
い還元雰囲気のため生成物の表面は褐色になり、内部は
黒色になった。この結果からＣｕはＣｕ+ になっている
もののと思われる。
3 、および、ＣｕＯを950℃で36〜48時間仮焼した。得
られたＳｒＣｕＯ2 、Ｌａ2 Ｏ2 および、ＣｕＯの混合
粉を、3万気圧で950〜1000℃の高圧高温条件下で処理し
た。Ｌａ3+をドープすることとし、このＬａ3+をドープ
するためにはＣｕ+ となるような還元性の雰囲気が必要
であると思われることから、試料を直接BNセルに入れ
て、高温高圧下で反応させた。カーボンヒータによる強
い還元雰囲気のため生成物の表面は褐色になり、内部は
黒色になった。この結果からＣｕはＣｕ+ になっている
もののと思われる。
【０００９】以上の方法により、無限層超伝導体を合成
した。実施例２ 実施例１で合成した試料について粉末Ｘ線回折を行なっ
た。その方法として、32゜<2θ(Cu-Kα)<80゜の10本の
回折線を用いて最小自乗法により格子定数を精密化し
た。その結果無限層構造を持つＳｒＣｕＯ2 ができてい
ることが確認され、Ｌａ3+ドープによるピークシフトが
見られた。
した。実施例２ 実施例１で合成した試料について粉末Ｘ線回折を行なっ
た。その方法として、32゜<2θ(Cu-Kα)<80゜の10本の
回折線を用いて最小自乗法により格子定数を精密化し
た。その結果無限層構造を持つＳｒＣｕＯ2 ができてい
ることが確認され、Ｌａ3+ドープによるピークシフトが
見られた。
【００１０】図１に示すように、Ｘ線解析図は正方晶で
指数付けすることができ、Ｌａ3+の固溶量Xを増やすと
ともにc軸長は直線的に減少し、a軸長はイオン半径が小
さいＬａ3+が固溶しているにもかかわらず直線的に増加
した。このことから、Ｌａ3+のドープによって、ＣｕＯ
2 導電面に電子がドープされている可能性が強く示され
た。
指数付けすることができ、Ｌａ3+の固溶量Xを増やすと
ともにc軸長は直線的に減少し、a軸長はイオン半径が小
さいＬａ3+が固溶しているにもかかわらず直線的に増加
した。このことから、Ｌａ3+のドープによって、ＣｕＯ
2 導電面に電子がドープされている可能性が強く示され
た。
【００１１】また、図１より、X=0.12付近まで、Vegard
則に従って変化し、Ｌａ3+の固溶限界はx=0.12付近にあ
ると考えられた。次に、x=0.05、0.10、0.12の３つの試
料を用いて、四端子法で電気抵抗の温度変化を測定し
た。図２に示すように、いずれの試料でも42〜43Ｋ付近
にTcが見られた。これらの試料の中で、X=0.10の試料は
Tcが最高であった。
則に従って変化し、Ｌａ3+の固溶限界はx=0.12付近にあ
ると考えられた。次に、x=0.05、0.10、0.12の３つの試
料を用いて、四端子法で電気抵抗の温度変化を測定し
た。図２に示すように、いずれの試料でも42〜43Ｋ付近
にTcが見られた。これらの試料の中で、X=0.10の試料は
Tcが最高であった。
【００１２】さらに、これらの３つの試料について、SQ
UIDによる磁化率測定を行なった。その結果、0.2Oeの残
留磁場中での磁化率測定でもTc(onset)=43Kのマイスナ
ー効果による反磁性がみられ、マイスナー分率はX=0.1
の試料において最大であり、それは30%であった。残留
磁場中ではヒステリシスが見られなかったが、100 Oeの
磁場中では図３に示すようにヒステリシスが見られた。
しかし残留磁場中での測定と同様に、Tc(onset)=43Kで
あり、X=0.1の試料の場合、マイスナー分率が約10%と最
大であり、反磁性の引きが最も強かった。
UIDによる磁化率測定を行なった。その結果、0.2Oeの残
留磁場中での磁化率測定でもTc(onset)=43Kのマイスナ
ー効果による反磁性がみられ、マイスナー分率はX=0.1
の試料において最大であり、それは30%であった。残留
磁場中ではヒステリシスが見られなかったが、100 Oeの
磁場中では図３に示すようにヒステリシスが見られた。
しかし残留磁場中での測定と同様に、Tc(onset)=43Kで
あり、X=0.1の試料の場合、マイスナー分率が約10%と最
大であり、反磁性の引きが最も強かった。
【００１３】最後に、X=0.10の試料について、熱起電力
およびホール効果の測定を行なった。熱起電力は室温か
ら約300Kまで温度変化の小さな負の値-0.7μV/Kを示し
た。これは他の高温超伝導体における正の値の絶対値と
比べて二桁小さい負の値を示した。しかし、ホール係数
は図３に示すように、室温からTcまで正の値で温度とと
もに増加し、77Kでのホール濃度は約6.25×1021/cm2と
見積ることができた。この測定により、この無限層超伝
導体は電子がドープされているが、電気伝導体にはホー
ルが重要な役割をするようなバンド構造をとっていると
考えられた。
およびホール効果の測定を行なった。熱起電力は室温か
ら約300Kまで温度変化の小さな負の値-0.7μV/Kを示し
た。これは他の高温超伝導体における正の値の絶対値と
比べて二桁小さい負の値を示した。しかし、ホール係数
は図３に示すように、室温からTcまで正の値で温度とと
もに増加し、77Kでのホール濃度は約6.25×1021/cm2と
見積ることができた。この測定により、この無限層超伝
導体は電子がドープされているが、電気伝導体にはホー
ルが重要な役割をするようなバンド構造をとっていると
考えられた。
【００１４】一方、粒内の臨界電流密度は極めて大き
く、4.2 Ｋにて 2×106 Ａ/cm2程度まで達していた。実施例３ さらにＳｒ2+の一部分をＣａ2+およびＢａ2+で置換し、
Ｌａ0.1 （Ｓｒ0.8 Ａ 0.2 ）0.9 ＣｕＯ2 を実施例１と
同様の方法で合成し、この発明である無限階層超伝導体
でのa軸とTcの関係を実施例２の方法でさらに詳しく調
べ、その評価を行なった。
く、4.2 Ｋにて 2×106 Ａ/cm2程度まで達していた。実施例３ さらにＳｒ2+の一部分をＣａ2+およびＢａ2+で置換し、
Ｌａ0.1 （Ｓｒ0.8 Ａ 0.2 ）0.9 ＣｕＯ2 を実施例１と
同様の方法で合成し、この発明である無限階層超伝導体
でのa軸とTcの関係を実施例２の方法でさらに詳しく調
べ、その評価を行なった。
【００１５】ＡをＣａ2+で置換した場合、、わずかにピ
ークシフトが見られたものの（Ｓｒ 0.9 Ｌａ0.1 ）Ｃｕ
Ｏ2 とほぼ同じＸ線解析図がみられ、a=3.934A、c=3.36
8Aの正方晶であり、Tc=37Kであった。また、Ｂａ2+で置
換した場合、a=3.943A、c=3.423Aの正方晶であり、Tc=4
1Kであった。
ークシフトが見られたものの（Ｓｒ 0.9 Ｌａ0.1 ）Ｃｕ
Ｏ2 とほぼ同じＸ線解析図がみられ、a=3.934A、c=3.36
8Aの正方晶であり、Tc=37Kであった。また、Ｂａ2+で置
換した場合、a=3.943A、c=3.423Aの正方晶であり、Tc=4
1Kであった。
【００１６】Srに比べて、イオン半径の小さなCaを置換
した試料では、a軸長が小さくなり、Tcも低下した。ま
た、Ba置換の場合も同様であった。この実施例から、a
軸を延ばせばTcが向上すると思われる。
した試料では、a軸長が小さくなり、Tcも低下した。ま
た、Ba置換の場合も同様であった。この実施例から、a
軸を延ばせばTcが向上すると思われる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、まったく新しいタイプの超伝導体の実現が可能と
なる。すなわち、無限層構造における超伝導性物質が合
成可能となり、無限層構造の特徴である臨界電流密度(J
c)が非常に高い超伝導体の合成が可能となる。
って、まったく新しいタイプの超伝導体の実現が可能と
なる。すなわち、無限層構造における超伝導性物質が合
成可能となり、無限層構造の特徴である臨界電流密度(J
c)が非常に高い超伝導体の合成が可能となる。
【図１】この発明の実施例についてのＬａ固溶量に対す
るＸ線回析相関図である。
るＸ線回析相関図である。
【図２】この発明の実施例としての電気抵抗の温度相関
図である。
図である。
【図３】この発明の実施例としてのホール係数の温度相
関図である。
関図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 銅の周りに酸素が平面四配位したＣｕＯ
2 導電面を持つ無限層構造の物質に対して、高圧力下
で、アルカリ土類金属、または、希土類金属をドープさ
せてなる無限層超伝導体。 - 【請求項２】 請求項２の超伝導体物質を用いた厚膜あ
るいは薄膜物質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4145973A JPH0616419A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 無限層超伝導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4145973A JPH0616419A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 無限層超伝導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0616419A true JPH0616419A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15397271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4145973A Pending JPH0616419A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 無限層超伝導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616419A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8916001B2 (en) * | 2006-04-05 | 2014-12-23 | Gvd Corporation | Coated molds and related methods and components |
| JP2020093964A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 銅酸化物系化合物およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP4145973A patent/JPH0616419A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8916001B2 (en) * | 2006-04-05 | 2014-12-23 | Gvd Corporation | Coated molds and related methods and components |
| JP2020093964A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 銅酸化物系化合物およびその製造方法 |
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