JPH07108772B2 - 高温超伝導物質の製造方法 - Google Patents
高温超伝導物質の製造方法Info
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- JPH07108772B2 JPH07108772B2 JP2320535A JP32053590A JPH07108772B2 JP H07108772 B2 JPH07108772 B2 JP H07108772B2 JP 2320535 A JP2320535 A JP 2320535A JP 32053590 A JP32053590 A JP 32053590A JP H07108772 B2 JPH07108772 B2 JP H07108772B2
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- H—ELECTRICITY
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高温超伝導体の分野に関し、特に、本発明
は、このような超伝導物質を含む製品を製造する方法、
および、その方法によって製造される製品に関する。
は、このような超伝導物質を含む製品を製造する方法、
および、その方法によって製造される製品に関する。
［従来の技術］ La−Ba−Cu酸化物系における超伝導の発見（J.G.ベドノ
ルツ（J.G.Bednorz）とK.A.ミュラー（K.A.Muller）、
Z.Physik B−Condensed Matter、第64巻、189〜193ペー
ジ、1986年）は、まもなく他のクラスの酸化物超伝導体
の発見につながった世界的な活動を促進した。（例え
ば、M.K.ウー（M.K.Wu）他、Phys.Rev.Letters、第58巻
第９号、908〜910ページ（1987年）;R.J.キャヴァ（R.
J.Cava）他、Phys.Rev.Letters、第58巻第16号、1676〜
1679ページ（1987年）;D.W.マーフィー（D.W.Murphy）
他、Phys.Rev.Letters、第58巻第16号、1888〜1890ペー
ジ（1987年）;Z.Z.シェン（Z.Z.Sheng）他、Nature、第
332巻、55〜58ページ（1988年）;H.マエダ（H.Maeda）
他、Japanese Journal of Applied Physics、第27巻第
２号、L209〜L210ページ（1988年）；および米国特許第
4,880,771号参照。） 新たに発見された酸化物超伝導体の多くは液体窒素温度
（77K）より高い転移温度（Tc）をもつため、広範囲の
技術的使用の見込みがあるが、これらの新しい物質が商
業的に広く応用される前に、いくつかの重要な問題点が
克服されなければならない。特に、この物質のバルクの
サンプルは、一般的に、比較的低い臨界電流密度（Jc）
しかもたないことがわかった。例えば、従来のYBa2Cu3O
7のバルク・サンプルは、一般的に、77K、外部磁場０で
103A/cm2のオーダーのJcをもち、外部磁場が存在する場
合にはさらにずっと低い値になる。このようなJcは、一
般的に、多くの応用にとってはあまりに低すぎると考え
られる。
ルツ（J.G.Bednorz）とK.A.ミュラー（K.A.Muller）、
Z.Physik B−Condensed Matter、第64巻、189〜193ペー
ジ、1986年）は、まもなく他のクラスの酸化物超伝導体
の発見につながった世界的な活動を促進した。（例え
ば、M.K.ウー（M.K.Wu）他、Phys.Rev.Letters、第58巻
第９号、908〜910ページ（1987年）;R.J.キャヴァ（R.
J.Cava）他、Phys.Rev.Letters、第58巻第16号、1676〜
1679ページ（1987年）;D.W.マーフィー（D.W.Murphy）
他、Phys.Rev.Letters、第58巻第16号、1888〜1890ペー
ジ（1987年）;Z.Z.シェン（Z.Z.Sheng）他、Nature、第
332巻、55〜58ページ（1988年）;H.マエダ（H.Maeda）
他、Japanese Journal of Applied Physics、第27巻第
２号、L209〜L210ページ（1988年）；および米国特許第
4,880,771号参照。） 新たに発見された酸化物超伝導体の多くは液体窒素温度
（77K）より高い転移温度（Tc）をもつため、広範囲の
技術的使用の見込みがあるが、これらの新しい物質が商
業的に広く応用される前に、いくつかの重要な問題点が
克服されなければならない。特に、この物質のバルクの
サンプルは、一般的に、比較的低い臨界電流密度（Jc）
しかもたないことがわかった。例えば、従来のYBa2Cu3O
7のバルク・サンプルは、一般的に、77K、外部磁場０で
103A/cm2のオーダーのJcをもち、外部磁場が存在する場
合にはさらにずっと低い値になる。このようなJcは、一
般的に、多くの応用にとってはあまりに低すぎると考え
られる。
従来の高温（「高温」という言葉は、ここでは一般的に
Tc≧30K、望ましくはTc＞77Kを意味する。Tcはここで
は、実験的限界内でD.C.抵抗が０である最適温度を意味
する。）酸化物超伝導体のバルク・サンプルにおいて、
Jcの低い観測値に影響する、少なくとも２つの問題点が
存在する。（バルク・サンプルは、相対的に稠密な物体
を形成するように充填された多くの超伝導の粒子や微結
晶からなるということが認識される。）２つの問題点の
うちの第１は、いわゆる「弱結合」問題である。これ
は、１つの超伝導体粒子から隣接する超伝導体粒子に抵
抗なしで流れることができる電流値が比較的に低いとい
うことに関するものである。この電流「粒子間」電流と
呼ばれる。第２の問題点は、いわゆる「磁束フロー」問
題である。これは、弱い磁束ピン止め効果のために、超
伝導体粒子内を実質的に抵抗なしで流れることができる
電流が比較的に低いことに関するものである。この臨界
電流密度は「粒子内」臨界電流密度と呼ばれ、ここでは
JC′で表す。臨界電流密度の低い値は高温酸化物超伝導
体の固有の性質ではないということが認識される。
Tc≧30K、望ましくはTc＞77Kを意味する。Tcはここで
は、実験的限界内でD.C.抵抗が０である最適温度を意味
する。）酸化物超伝導体のバルク・サンプルにおいて、
Jcの低い観測値に影響する、少なくとも２つの問題点が
存在する。（バルク・サンプルは、相対的に稠密な物体
を形成するように充填された多くの超伝導の粒子や微結
晶からなるということが認識される。）２つの問題点の
うちの第１は、いわゆる「弱結合」問題である。これ
は、１つの超伝導体粒子から隣接する超伝導体粒子に抵
抗なしで流れることができる電流値が比較的に低いとい
うことに関するものである。この電流「粒子間」電流と
呼ばれる。第２の問題点は、いわゆる「磁束フロー」問
題である。これは、弱い磁束ピン止め効果のために、超
伝導体粒子内を実質的に抵抗なしで流れることができる
電流が比較的に低いことに関するものである。この臨界
電流密度は「粒子内」臨界電流密度と呼ばれ、ここでは
JC′で表す。臨界電流密度の低い値は高温酸化物超伝導
体の固有の性質ではないということが認識される。
その理由は、例えば、YBa2Cu3O7の薄膜では106A/cm2の
オーダーの電流密度が観測されているからである。
オーダーの電流密度が観測されているからである。
弱結合問題の解決への重要な進展がすでになされてい
る。（S3.ジン（S.Jin）他、Appleid Physics Letter
s、第52巻第24号、2074〜2076ページ、1988年;S.ジン
（S.Jin）他、Appleid Physics Letters、第54巻第６
号、584〜586ページ、1989年；および、台湾特許第033,
357号参照。）この進展は、いわゆる「溶融組織成長
法」（MTG）の発見に由来する。MTGは、超伝導物質の溶
融および配向固化からなるプロセス技術であって、従来
製造されているバルク物質よりも非常に高い電流密度に
耐え得る高度に緻密な物質を生成する。
る。（S3.ジン（S.Jin）他、Appleid Physics Letter
s、第52巻第24号、2074〜2076ページ、1988年;S.ジン
（S.Jin）他、Appleid Physics Letters、第54巻第６
号、584〜586ページ、1989年；および、台湾特許第033,
357号参照。）この進展は、いわゆる「溶融組織成長
法」（MTG）の発見に由来する。MTGは、超伝導物質の溶
融および配向固化からなるプロセス技術であって、従来
製造されているバルク物質よりも非常に高い電流密度に
耐え得る高度に緻密な物質を生成する。
YBa2Cu3O7のバルク・サンプルは、MTGを使用して製造さ
れた場合、１テスラの外部磁場下において77Kで約104A/
cm2に達する臨界電流密度を示す。
れた場合、１テスラの外部磁場下において77Kで約104A/
cm2に達する臨界電流密度を示す。
最近、磁束フロー問題を克服する進展も見られる。YBa2
Cu3O7単結晶の高速中性子照射が、この単結晶のJcを、7
7K、0.9テスラにおいて約６×105A/cm2まで上昇させる
ことができるということが示された（R.B.ヴァン・ドー
ヴァー（R.B.van Dover）他、Nature、第342巻、55〜57
ページ、1989年11月５日号）。しかし、超伝導体のバル
ク・サンプルの中性子照射は比較的高価であり、商業的
応用における高いJc′の実現するためには不便な技術で
ある。従って改善された粒子内臨界電流Jc′をもつ物質
を製造するために使用することができる方法、すなわ
ち、改善された磁束ピン止め効果をもつ物質を生成でき
る方法を発見する必要が今もなお存在する。本出願はこ
のような方法を開示している。
Cu3O7単結晶の高速中性子照射が、この単結晶のJcを、7
7K、0.9テスラにおいて約６×105A/cm2まで上昇させる
ことができるということが示された（R.B.ヴァン・ドー
ヴァー（R.B.van Dover）他、Nature、第342巻、55〜57
ページ、1989年11月５日号）。しかし、超伝導体のバル
ク・サンプルの中性子照射は比較的高価であり、商業的
応用における高いJc′の実現するためには不便な技術で
ある。従って改善された粒子内臨界電流Jc′をもつ物質
を製造するために使用することができる方法、すなわ
ち、改善された磁束ピン止め効果をもつ物質を生成でき
る方法を発見する必要が今もなお存在する。本出願はこ
のような方法を開示している。
周知のように、本出願に関連している高温酸化物超伝導
体はいわゆる「第２種」超伝導体である。第２種超伝導
体においては、Hc1からHc2までの磁場（Ｈ）に対し、磁
束線は部分的に超伝導体を貫通するが、超伝導状態を破
壊しない（Hc1およびHc2はそれぞれ最小および最大臨界
磁場である）。磁束線の運動はエネルギー散逸および電
気抵抗を生じるので、磁束線はHc1＜Ｈ＜Hc2に対して物
質内に強く「ピン止め」されるのが望ましい。従って、
周知のように、高いJc′が要求される場合には、物質内
に強い磁束ピン止め効果が必要となる。
体はいわゆる「第２種」超伝導体である。第２種超伝導
体においては、Hc1からHc2までの磁場（Ｈ）に対し、磁
束線は部分的に超伝導体を貫通するが、超伝導状態を破
壊しない（Hc1およびHc2はそれぞれ最小および最大臨界
磁場である）。磁束線の運動はエネルギー散逸および電
気抵抗を生じるので、磁束線はHc1＜Ｈ＜Hc2に対して物
質内に強く「ピン止め」されるのが望ましい。従って、
周知のように、高いJc′が要求される場合には、物質内
に強い磁束ピン止め効果が必要となる。
従来の（低温第２種）超伝導体においては、微視的に微
細な欠陥がピン止め位置としての役割を果たし、特に、
その欠陥の大きさスケールが物質の超伝導コヒーレント
長のオーダーの場合に有効であることが知られている。
有効ピン止め位置を高温（酸化物）超伝導体内に導入す
る技術は、（おそらく、高速中性子照射以外には）当業
者に知られていない。
細な欠陥がピン止め位置としての役割を果たし、特に、
その欠陥の大きさスケールが物質の超伝導コヒーレント
長のオーダーの場合に有効であることが知られている。
有効ピン止め位置を高温（酸化物）超伝導体内に導入す
る技術は、（おそらく、高速中性子照射以外には）当業
者に知られていない。
当業者に周知のように、第２種超伝導体における粒子内
臨界電流密度はいわゆる「ビーン・モデル」によって評
価することができる（C.P.ビーン（C.P.Bean）、Review
s of Modern Physics、第36巻、31ページ、1964年、参
照）。このモデルは、粒子内臨界電流密度Jc′を次のよ
うに表現する。
臨界電流密度はいわゆる「ビーン・モデル」によって評
価することができる（C.P.ビーン（C.P.Bean）、Review
s of Modern Physics、第36巻、31ページ、1964年、参
照）。このモデルは、粒子内臨界電流密度Jc′を次のよ
うに表現する。
Jc′＝30×ΔM/d ただし、Jc′はA/cm2単位であり、ΔＭは、磁化ヒステ
リシス測定において、増加および減少する外部磁場の測
定磁化の差（emu/cm3単位）であり、ｄはcm単位での平
均粒子サイズである。粒子サイズは、一般的に、光学顕
微鏡または走査電子顕微鏡を使用した標準的な金属組織
学的技術によって決定される。
リシス測定において、増加および減少する外部磁場の測
定磁化の差（emu/cm3単位）であり、ｄはcm単位での平
均粒子サイズである。粒子サイズは、一般的に、光学顕
微鏡または走査電子顕微鏡を使用した標準的な金属組織
学的技術によって決定される。
［発明の概要］ 広い観点では、本発明は、特許請求の範囲によって定義
されているように、改善された粒子間臨界電流密度を含
む、改善された性質をもつ超伝導酸化物からなる製品を
製造する方法である。
されているように、改善された粒子間臨界電流密度を含
む、改善された性質をもつ超伝導酸化物からなる製品を
製造する方法である。
この方法は、多相として、公称組成が、所望の超伝導酸
化物の組成と高々酸素含有量に関して異なるように物質
からなり、さらに、多相の全体、または、少なくとも大
部分に細かく分散沈殿相からなる多相物質を形成するこ
とからなる。
化物の組成と高々酸素含有量に関して異なるように物質
からなり、さらに、多相の全体、または、少なくとも大
部分に細かく分散沈殿相からなる多相物質を形成するこ
とからなる。
特に、本発明の製品の製造方法は、適切な前駆物質を供
給すること、多相物質が形成されるようにその前駆物質
を熱処理すること、および、分散相をもつ望ましい超伝
導酸化物が生じような多相物質からなる。一般的に、す
べての前駆物質が、所望の超伝導体および沈殿相に変換
される必要はない。しばしば、多相物質は、いくらかの
残留前駆物質を含むことがある。
給すること、多相物質が形成されるようにその前駆物質
を熱処理すること、および、分散相をもつ望ましい超伝
導酸化物が生じような多相物質からなる。一般的に、す
べての前駆物質が、所望の超伝導体および沈殿相に変換
される必要はない。しばしば、多相物質は、いくらかの
残留前駆物質を含むことがある。
所望の超伝導酸化物は、公称組成MxMy′‥‥‥Ozをも
つ。ただし、M,M′、‥‥‥は金属元素であり、x,y,‥
‥‥,zは適当な整数である（すべてが整数である必要は
ない）。例えば、所望の超伝導物質は、公称化学式 YBa2Cu3OZ（ｚ〜７）をもつ。この物質は「１−２−
３」物質と呼ばれる。
つ。ただし、M,M′、‥‥‥は金属元素であり、x,y,‥
‥‥,zは適当な整数である（すべてが整数である必要は
ない）。例えば、所望の超伝導物質は、公称化学式 YBa2Cu3OZ（ｚ〜７）をもつ。この物質は「１−２−
３」物質と呼ばれる。
特に、前駆物質は所望の超伝導酸化物とは、少なくとも
第１金属元素に関して、化学量論的に異なる。この第１
金属元素は、一般的に、前駆物質において、所望の超伝
導酸化物よりも大きな割合で存在する。さらに、前駆物
質は、本質的に化合物に対応した平均組成をもつ。例え
ば、前駆物質はYBa2Cu4OZ（ｚ〜８）、またはYBa2Cu3.5
Oz（ｚ〜7.5）である。前者は「１−２−４」物質、後
者は「１−２−3.5」物質と呼ばれる。
第１金属元素に関して、化学量論的に異なる。この第１
金属元素は、一般的に、前駆物質において、所望の超伝
導酸化物よりも大きな割合で存在する。さらに、前駆物
質は、本質的に化合物に対応した平均組成をもつ。例え
ば、前駆物質はYBa2Cu4OZ（ｚ〜８）、またはYBa2Cu3.5
Oz（ｚ〜7.5）である。前者は「１−２−４」物質、後
者は「１−２−3.5」物質と呼ばれる。
前駆物質の熱処理は、多相物質が前駆物質から形成さ
れ、沈殿相が第１金属元素からなり、および、少なくと
もほとんどの沈殿（および残留前駆物質）が第１相物質
の結晶粒子内に存在するように実行される。例えば、沈
殿は第１金属の酸化物（例えば、CuOまたは他の酸化
銅）であり、残留前駆物質は１−２−3.5または１−２
−４である。
れ、沈殿相が第１金属元素からなり、および、少なくと
もほとんどの沈殿（および残留前駆物質）が第１相物質
の結晶粒子内に存在するように実行される。例えば、沈
殿は第１金属の酸化物（例えば、CuOまたは他の酸化
銅）であり、残留前駆物質は１−２−3.5または１−２
−４である。
本発明の方法の現在の望ましい実施例では、前駆物質
は、多数第１相の融点（Tm）よりも低い分解温度（Td）
をもつように選択される。本方法は、多相物質が生じる
ように、Tdよりも高い（しかしTmよりも低い）温度に、
ある有効な時間、前駆物質を維持して分散沈殿相を形成
する。一般的に、この温度は少なくとも約10℃であり、
望ましくは、Tdより高い、少なくとも約30℃である。一
般的に、時間は0.1分から100時間の範囲にあり、望まし
くは１分から10時間であり、この時間は、当業者には認
識されるように、温度に依存して決められる。上記の一
般的な範囲は、工業的プロセスにおける都合によって選
択されているものであり、必ずしも基本的重要性はな
い。
は、多数第１相の融点（Tm）よりも低い分解温度（Td）
をもつように選択される。本方法は、多相物質が生じる
ように、Tdよりも高い（しかしTmよりも低い）温度に、
ある有効な時間、前駆物質を維持して分散沈殿相を形成
する。一般的に、この温度は少なくとも約10℃であり、
望ましくは、Tdより高い、少なくとも約30℃である。一
般的に、時間は0.1分から100時間の範囲にあり、望まし
くは１分から10時間であり、この時間は、当業者には認
識されるように、温度に依存して決められる。上記の一
般的な範囲は、工業的プロセスにおける都合によって選
択されているものであり、必ずしも基本的重要性はな
い。
望ましい実施例はさらに、ある有効な速度で、多相物質
の温度をTd以下に低下させ、少なくともほとんどの分散
沈殿相を保持することからなる。例えば、この冷却速度
は５℃／分から500℃／分の範囲にある。一般的に、望
ましい実施例はまた、所望の超伝導酸化物が多数第１相
から生成するように、酸素含有雰囲気内での低速冷却
（中間温度における１回以上の水浸を排除するものでは
ない）からなる。理解されることは、ある場合には、第
１相は、所望の超伝導酸化物と本質的に同一の酸素含有
量をもち、従って所望の超伝導体と同等であることであ
る。これは、例えば、所望の超伝導体が、関連するプロ
セス温度で酸素をあまり失わない場合である。このよう
な超伝導体の例は、１−２−４である。
の温度をTd以下に低下させ、少なくともほとんどの分散
沈殿相を保持することからなる。例えば、この冷却速度
は５℃／分から500℃／分の範囲にある。一般的に、望
ましい実施例はまた、所望の超伝導酸化物が多数第１相
から生成するように、酸素含有雰囲気内での低速冷却
（中間温度における１回以上の水浸を排除するものでは
ない）からなる。理解されることは、ある場合には、第
１相は、所望の超伝導酸化物と本質的に同一の酸素含有
量をもち、従って所望の超伝導体と同等であることであ
る。これは、例えば、所望の超伝導体が、関連するプロ
セス温度で酸素をあまり失わない場合である。このよう
な超伝導体の例は、１−２−４である。
本発明の方法は、従来の、所望の超伝導体の非照射バル
ク・サンプルで実現可能なものよりも非常に高い（一般
的に、少なくとも2,5倍，さらには10倍もの）粒子内臨
界電流密度（Jc′）をもつバルク高温酸化物超伝導体を
製造するために使用することができる。
ク・サンプルで実現可能なものよりも非常に高い（一般
的に、少なくとも2,5倍，さらには10倍もの）粒子内臨
界電流密度（Jc′）をもつバルク高温酸化物超伝導体を
製造するために使用することができる。
例えば、前駆物質は、本質的に１−２−４物質（もう１
つの前駆化合物の例は１−２−3.5である）からなり、
第１相は、公称組成YBa2Cu3O７−δをもち、所望の超伝
導酸化物は公称組成YBa2Cu3O7をもち、Tdは約860℃であ
り、多相物質は約900℃で形成され、多相物質はおよそ1
0から100℃／分の範囲の速度でTd以下の温度に冷却され
る。本発明の実施例のバルク・サンプルは、77Kで、0.9
テスラの外部磁場下において、105A/cm2のオーダーの
Jc′を示した。これは、同一条件下でYBa2Cu3O7の従来
のバルク・サンプルで観測されたJc′の値の10倍以上で
ある。
つの前駆化合物の例は１−２−3.5である）からなり、
第１相は、公称組成YBa2Cu3O７−δをもち、所望の超伝
導酸化物は公称組成YBa2Cu3O7をもち、Tdは約860℃であ
り、多相物質は約900℃で形成され、多相物質はおよそ1
0から100℃／分の範囲の速度でTd以下の温度に冷却され
る。本発明の実施例のバルク・サンプルは、77Kで、0.9
テスラの外部磁場下において、105A/cm2のオーダーの
Jc′を示した。これは、同一条件下でYBa2Cu3O7の従来
のバルク・サンプルで観測されたJc′の値の10倍以上で
ある。
［実施例］ 本発明は、酸化物超伝導体に広く適用できることが期待
される。本発明の実施は、第１相および、その中に微細
に分散する沈殿相からなる多相物質に分解されることが
できる適当な前駆化合物の存在のみが必要である。この
第１相は所望の超伝導体であるか、または、適当な熱処
理によって所望の超伝導体に変換されるものである。し
かし、説明の簡明さと容易さのために、以下の説明は、
所望の酸化物超伝導体として１−２−３物質に適用可能
な言葉で主として行われる。最も一般的に使用されてい
る１−２−３物質では、希土類元素はＹである。他の１
−２−３物質は、YBa2Cu3Oz（ｚ〜７）に非常に類似の
ふるまいをすることが知られているので、YBa2Cu3Ozで
得られた結果は一般的にその他の１−２−３物質に直接
適用することができる。
される。本発明の実施は、第１相および、その中に微細
に分散する沈殿相からなる多相物質に分解されることが
できる適当な前駆化合物の存在のみが必要である。この
第１相は所望の超伝導体であるか、または、適当な熱処
理によって所望の超伝導体に変換されるものである。し
かし、説明の簡明さと容易さのために、以下の説明は、
所望の酸化物超伝導体として１−２−３物質に適用可能
な言葉で主として行われる。最も一般的に使用されてい
る１−２−３物質では、希土類元素はＹである。他の１
−２−３物質は、YBa2Cu3Oz（ｚ〜７）に非常に類似の
ふるまいをすることが知られているので、YBa2Cu3Ozで
得られた結果は一般的にその他の１−２−３物質に直接
適用することができる。
本発明の方法の重要な特徴は、前駆物質の選択である。
前駆物質は超伝導体であってもなくても良い。例えば、
１−２−４物質および１−２−3.5物質は、それぞれ70
〜80Kおよび約50KのTcで、いずれも超伝導になり得る。
しかし、不十分に酸化された場合、１−２−４物質およ
び１−２−3.5物質は、より低いTcをもつか、または非
超伝導になることがあるが、それでもなお前駆物質とし
て有用である。さらに、原理的に、まったく超伝導体で
ない前駆物質もまた本発明の実施に有用になり得る。認
識されることは、１−２−４（特にCa置換１−２−４）
のような超伝導体は、１−２−３物質に対する可能な前
駆物質であるとともに、潜在的に、所望の超伝導体であ
り得る。
前駆物質は超伝導体であってもなくても良い。例えば、
１−２−４物質および１−２−3.5物質は、それぞれ70
〜80Kおよび約50KのTcで、いずれも超伝導になり得る。
しかし、不十分に酸化された場合、１−２−４物質およ
び１−２−3.5物質は、より低いTcをもつか、または非
超伝導になることがあるが、それでもなお前駆物質とし
て有用である。さらに、原理的に、まったく超伝導体で
ない前駆物質もまた本発明の実施に有用になり得る。認
識されることは、１−２−４（特にCa置換１−２−４）
のような超伝導体は、１−２−３物質に対する可能な前
駆物質であるとともに、潜在的に、所望の超伝導体であ
り得る。
一般的に、前駆物質は、本質的に、分解温度Td以上で多
相物質に分解する（おそらく酸素に関しては除外して）
化学量論的化合物からなる。多相物質は、酸素含有量に
関して所望の超伝導体と異なる組成をもつ多数第１相か
らなる。多相物質はさらに微細な分散沈殿相を有する。
相物質に分解する（おそらく酸素に関しては除外して）
化学量論的化合物からなる。多相物質は、酸素含有量に
関して所望の超伝導体と異なる組成をもつ多数第１相か
らなる。多相物質はさらに微細な分散沈殿相を有する。
当業者には明らかなように、第１相および沈殿相は、Td
以上のある温度範囲にわたってほとんど安定である必要
がある。さらに明かなことは、ここで参照されている一
般の温度の多くは正確に（化合物の融点が定義されるよ
うな意味で）定義されたものではなく、動的に決定され
るものである。例えば、ここでのTdは、前駆化合物の分
解が工業的に受容できる速度、例えば、前駆物質の約90
％が24時間以内に分解するような速度で起こるような温
度である。
以上のある温度範囲にわたってほとんど安定である必要
がある。さらに明かなことは、ここで参照されている一
般の温度の多くは正確に（化合物の融点が定義されるよ
うな意味で）定義されたものではなく、動的に決定され
るものである。例えば、ここでのTdは、前駆化合物の分
解が工業的に受容できる速度、例えば、前駆物質の約90
％が24時間以内に分解するような速度で起こるような温
度である。
所望の超伝導体が公称組成YBa2Cu3O7をもつ場合、YBa2C
u4Oz（ｚ〜８）が好ましい前駆物質の例である。周知の
ように、１−２−４相は、１−２−３相と比較して、各
単位格子内に付加的なCuO層を含むものと見ることがで
き、約70〜80KのTcをもつ。すでに開示されているよう
に（D.E.モリス（D.E.Morris）他、Physica C、第159
巻、287〜294ページ、1989年参照）、１−２−４の合成
は比較的高い酸素圧力（例えば、約35atm）を必要とす
るが、われわれは、高品質１−２−４物質は1atmの酸素
圧力においても合成できることを発見した。例えば、こ
のことは、適量のCuO（または酸に溶解したCuO）を１−
２−３粉末と混合し、その混合物をすりつぶし、塊を形
成し、約810℃で（途中の粉砕および圧着とともに）全
部で約12日間酸素中で焼結する。第１図は、このように
して製造されたYBa2Cu4O8のA.C.磁化率のデータ（曲線1
1）を示し、第２図は、このようなYBa2Cu4O8に対する熱
重量分析的な重量損失のデータ（曲線21）を示してい
る。第２図は、約850℃以上の温度で１−２−４物質が
分解していることを示している。第１図および第２図は
また、本発明に従って、YBa2Cu4O8の分解によって製造
されたYBa2Cu3Oz（ｚ〜７）に対する対応するデータ
（それぞれ曲線12および22）も示している。
u4Oz（ｚ〜８）が好ましい前駆物質の例である。周知の
ように、１−２−４相は、１−２−３相と比較して、各
単位格子内に付加的なCuO層を含むものと見ることがで
き、約70〜80KのTcをもつ。すでに開示されているよう
に（D.E.モリス（D.E.Morris）他、Physica C、第159
巻、287〜294ページ、1989年参照）、１−２−４の合成
は比較的高い酸素圧力（例えば、約35atm）を必要とす
るが、われわれは、高品質１−２−４物質は1atmの酸素
圧力においても合成できることを発見した。例えば、こ
のことは、適量のCuO（または酸に溶解したCuO）を１−
２−３粉末と混合し、その混合物をすりつぶし、塊を形
成し、約810℃で（途中の粉砕および圧着とともに）全
部で約12日間酸素中で焼結する。第１図は、このように
して製造されたYBa2Cu4O8のA.C.磁化率のデータ（曲線1
1）を示し、第２図は、このようなYBa2Cu4O8に対する熱
重量分析的な重量損失のデータ（曲線21）を示してい
る。第２図は、約850℃以上の温度で１−２−４物質が
分解していることを示している。第１図および第２図は
また、本発明に従って、YBa2Cu4O8の分解によって製造
されたYBa2Cu3Oz（ｚ〜７）に対する対応するデータ
（それぞれ曲線12および22）も示している。
YBa2Cu4Ozは、本発明に従って１−２−３型の超伝導体
を製造するために使用することができる唯一の前駆化合
物ではない。
を製造するために使用することができる唯一の前駆化合
物ではない。
YBa2Cu3.5Ozはもう１つの有用な前駆化合物である。他
の前駆化合物も、関係する相図が作成されつつあるの
で、まもなく発見されるであろう。
の前駆化合物も、関係する相図が作成されつつあるの
で、まもなく発見されるであろう。
第３図は、本発明に従って製造された物質（曲線31）、
および、従来の方法で製造されたYBa2Cu3O7（曲線30）
に対する従来の磁化データを示している。本発明の物質
内の所望される超伝導体もまたYBa2Cu3O7である。いず
れの曲線も磁気ヒステリシスを示しているが、ヒステリ
シスの量（磁化曲線の低いほうの分枝（Ｈ増大）と高い
ほうの分枝（Ｈ減少）の磁化の絶対差で表現可能：この
差はΔＭと表される）は曲線31のほうが非常に大きい。
このことの結果として、両物質が類似した粒子サイズを
もつと仮定すれば（この類似性は実際に観測されてい
る）、本発明の物質において非常に大きなJc′が実現さ
れる。
および、従来の方法で製造されたYBa2Cu3O7（曲線30）
に対する従来の磁化データを示している。本発明の物質
内の所望される超伝導体もまたYBa2Cu3O7である。いず
れの曲線も磁気ヒステリシスを示しているが、ヒステリ
シスの量（磁化曲線の低いほうの分枝（Ｈ増大）と高い
ほうの分枝（Ｈ減少）の磁化の絶対差で表現可能：この
差はΔＭと表される）は曲線31のほうが非常に大きい。
このことの結果として、両物質が類似した粒子サイズを
もつと仮定すれば（この類似性は実際に観測されてい
る）、本発明の物質において非常に大きなJc′が実現さ
れる。
本発明による物質は、本質的に、従来（高温および低
温）バルク超伝導体が使用されるが、または、使用され
ることが提案されていたすべての応用分野において使用
可能であることが期待される。
温）バルク超伝導体が使用されるが、または、使用され
ることが提案されていたすべての応用分野において使用
可能であることが期待される。
超伝導体のいくつかの可能性のある応用分野の一般的な
概観については、例えば、B.B.シュワルツ（B.B.Schwar
tz）、S.フォーナー（S.Foner）編、「超伝導体の応用:
SQUIDと機械（Superconductor Applications:SQUIDs an
d Machines）」、プレナム・プレス（Plenum Press）、
1977年；およびS.フォーナー（S.Foner）、B.B.シュワ
ルツ（B.B.Schwartz）編、「超伝導体の材料科学、冶金
学、製造法、応用（Superconductor Material Science,
Metallurgy,Fabrications,and Applications）」、プレ
ナム・プレス、1981年参照。応用の中には、送電線、回
転機械、および超伝導磁石があり、超伝導磁石は、核融
合発電機、MHD発電機、粒子加速器、空中浮上車、磁力
選鉱、エネルギー貯蔵に使用される。また、接合デバイ
スおよび検出器への応用もある。
概観については、例えば、B.B.シュワルツ（B.B.Schwar
tz）、S.フォーナー（S.Foner）編、「超伝導体の応用:
SQUIDと機械（Superconductor Applications:SQUIDs an
d Machines）」、プレナム・プレス（Plenum Press）、
1977年；およびS.フォーナー（S.Foner）、B.B.シュワ
ルツ（B.B.Schwartz）編、「超伝導体の材料科学、冶金
学、製造法、応用（Superconductor Material Science,
Metallurgy,Fabrications,and Applications）」、プレ
ナム・プレス、1981年参照。応用の中には、送電線、回
転機械、および超伝導磁石があり、超伝導磁石は、核融
合発電機、MHD発電機、粒子加速器、空中浮上車、磁力
選鉱、エネルギー貯蔵に使用される。また、接合デバイ
スおよび検出器への応用もある。
「バルク」超伝導体という言葉は、ここでは、ワイヤ、
テープまたはシート（金属被覆または金属芯超伝導ワイ
ヤ、テープまたはシートを含む）のような比較的大きな
塊や、細長い塊だけでなく、シルク・スクリーン法また
は類似のプロセスによって製造された型の「厚い」膜を
も意味する。本発明はまた、スパッタリング、蒸着、ま
たはレーザ・アブレーションのような堆積技術によって
製造された薄膜に対しても有用に適用される。この場
合、本発明の方法は、磁束ピン止め効果をさらに高める
ことができる。
テープまたはシート（金属被覆または金属芯超伝導ワイ
ヤ、テープまたはシートを含む）のような比較的大きな
塊や、細長い塊だけでなく、シルク・スクリーン法また
は類似のプロセスによって製造された型の「厚い」膜を
も意味する。本発明はまた、スパッタリング、蒸着、ま
たはレーザ・アブレーションのような堆積技術によって
製造された薄膜に対しても有用に適用される。この場
合、本発明の方法は、磁束ピン止め効果をさらに高める
ことができる。
本発明によるバルク超伝導体は、所望の超伝導物質およ
び分散沈殿相（およびおそらく残留前駆物質）に加え
て、本発明のプロセスと両立し、ほとんど超伝導体に悪
影響を及ぼさない他の物質を含むことがある。このよう
な物質の例は、粒子の形でのAgおよび酸化銀である。周
知のように、銀粒子の存在は、１−２−３物質の力学的
および熱的性質によい影響を与え、物質内への酸素の拡
散を促進し、接触抵抗が小さくなることがある。（例え
ば、S.ジン（S.Jin）他、Applied Physics Letters、第
54巻、2605ページ（1989年）参照。） さらに、所望の超伝導体と共存することができる関連す
る物質系の他の相も存在することがある。例えば、Ｙ−
Ba−Cu−酸化物系においては、このような相はY2BaCu
O5、Y2O3、BaCuO5である。所望の超伝導体よりも多量に
存在する物質はなく、一般的に、所望の超伝導体は、体
積で、本発明による物質の少なくとも50％である。
び分散沈殿相（およびおそらく残留前駆物質）に加え
て、本発明のプロセスと両立し、ほとんど超伝導体に悪
影響を及ぼさない他の物質を含むことがある。このよう
な物質の例は、粒子の形でのAgおよび酸化銀である。周
知のように、銀粒子の存在は、１−２−３物質の力学的
および熱的性質によい影響を与え、物質内への酸素の拡
散を促進し、接触抵抗が小さくなることがある。（例え
ば、S.ジン（S.Jin）他、Applied Physics Letters、第
54巻、2605ページ（1989年）参照。） さらに、所望の超伝導体と共存することができる関連す
る物質系の他の相も存在することがある。例えば、Ｙ−
Ba−Cu−酸化物系においては、このような相はY2BaCu
O5、Y2O3、BaCuO5である。所望の超伝導体よりも多量に
存在する物質はなく、一般的に、所望の超伝導体は、体
積で、本発明による物質の少なくとも50％である。
第４図〜第６図は、本発明による超伝導体の可能性のあ
る応用例を示している。第４図に示された構造は、B.B.
シュワルツ（B.B.Schwartz）、S.フォーナー（S.Fone
r）編、「超伝導体の応用:SQUIDと機械（Superconducto
r Applications:SQUIDs and Machines）」、（プレナム
・プレス（Plenum Press）、ニューヨーク、1977年）
の、G.ボグナー（G.Bogner）著、「超伝導の大規模な応
用（Large Scale Applications of Superconductivit
y）」に詳細に説明されている。簡単に説明すると、図
示されている構造は、外部被覆51、熱絶縁層52aおよび5
2b、真空環状領域53aおよび53b、スペーサ54、窒素充填
環状領域55、熱シールド56、および冷却剤領域57aおよ
び57bである。構成要素58は本発明による超伝導物質で
ある。第５図は、超伝導磁石を示しており、これは、適
当な極低温液体で満たされ、本発明による超伝導物質の
巻線62を含む環状クライオスタットからなる。端子線63
および64は、コイルから出ているように示されている。
第５図の構造は、S.フォーナー（S.Foner）、B.B.シュ
ワルツ（B.B.Schwartz）編、「超伝導体の材料科学、冶
金学、製造法、応用（Superconductor Material Scienc
e,Metallurgy,Fabrications,and Applications）」、
（プレナム・プレス、ニューヨーク、1981年）の、R.A.
ハイン（R.A.Hein）、D.U.グプサー（D.U.Gubser）著
「米国における応用（Applications in the United Sta
tes）」に説明されている。第６図に巻線71として示さ
れている超伝導要素は、本発明の物質で製造されてい
る。第６図の構造は、核融合反応の閉じ込めに対して広
範囲の使用法が見つかることが期待されるものの例と考
えられる。
る応用例を示している。第４図に示された構造は、B.B.
シュワルツ（B.B.Schwartz）、S.フォーナー（S.Fone
r）編、「超伝導体の応用:SQUIDと機械（Superconducto
r Applications:SQUIDs and Machines）」、（プレナム
・プレス（Plenum Press）、ニューヨーク、1977年）
の、G.ボグナー（G.Bogner）著、「超伝導の大規模な応
用（Large Scale Applications of Superconductivit
y）」に詳細に説明されている。簡単に説明すると、図
示されている構造は、外部被覆51、熱絶縁層52aおよび5
2b、真空環状領域53aおよび53b、スペーサ54、窒素充填
環状領域55、熱シールド56、および冷却剤領域57aおよ
び57bである。構成要素58は本発明による超伝導物質で
ある。第５図は、超伝導磁石を示しており、これは、適
当な極低温液体で満たされ、本発明による超伝導物質の
巻線62を含む環状クライオスタットからなる。端子線63
および64は、コイルから出ているように示されている。
第５図の構造は、S.フォーナー（S.Foner）、B.B.シュ
ワルツ（B.B.Schwartz）編、「超伝導体の材料科学、冶
金学、製造法、応用（Superconductor Material Scienc
e,Metallurgy,Fabrications,and Applications）」、
（プレナム・プレス、ニューヨーク、1981年）の、R.A.
ハイン（R.A.Hein）、D.U.グプサー（D.U.Gubser）著
「米国における応用（Applications in the United Sta
tes）」に説明されている。第６図に巻線71として示さ
れている超伝導要素は、本発明の物質で製造されてい
る。第６図の構造は、核融合反応の閉じ込めに対して広
範囲の使用法が見つかることが期待されるものの例と考
えられる。
例1:ある量の予め準備された YBa2CuO7粉末が、十分量のCuO粉末と混合され、YBa2Cu4
Oxに対応する平均組成の混合物を生じた。さらにすりつ
ぶした後、この混合物はペレット（２×３×30mm）に押
し固められ、このペレットは空気中で810℃に加熱され
た。これらの条件は、途中に数回の粉砕およびペレット
化のステップをはさんで、全12日間維持された。後に、
１つのペレットの粉末Ｘ線解析では、この物質が本質的
に純粋な１−２−４相であることが示された。この物質
は約75KのTcをもっていた。このように製造された数個
のペレットが810℃に加熱され、15分間この温度に維持
され、５分間で920℃に加熱され、この温度に1.5分間維
持され、つづいて750℃に急冷（全冷却時間は10分間）
され、以上はすべて酸素流中で行われた。この処理の結
果、１−２−４前駆物質が他成分物質（１−２−３物質
および微細に分散した酸化銅）へとほとんど完全に分解
し、分散した酸化銅の少なくとも大部分が急冷中に保持
された。750℃への急冷後、ペレットは酸素流中で380℃
以下まで25℃／時でゆっくりと冷却され、１−２−３物
質の酸素の化学量を調節した。透過型電子顕微鏡によっ
て、多くの微細な酸化銅粒子の存在（一般的に直径100
〜400nm）と、粒子をとりまく１−２−３相内の高密度
の欠陥が明らかにされた。
Oxに対応する平均組成の混合物を生じた。さらにすりつ
ぶした後、この混合物はペレット（２×３×30mm）に押
し固められ、このペレットは空気中で810℃に加熱され
た。これらの条件は、途中に数回の粉砕およびペレット
化のステップをはさんで、全12日間維持された。後に、
１つのペレットの粉末Ｘ線解析では、この物質が本質的
に純粋な１−２−４相であることが示された。この物質
は約75KのTcをもっていた。このように製造された数個
のペレットが810℃に加熱され、15分間この温度に維持
され、５分間で920℃に加熱され、この温度に1.5分間維
持され、つづいて750℃に急冷（全冷却時間は10分間）
され、以上はすべて酸素流中で行われた。この処理の結
果、１−２−４前駆物質が他成分物質（１−２−３物質
および微細に分散した酸化銅）へとほとんど完全に分解
し、分散した酸化銅の少なくとも大部分が急冷中に保持
された。750℃への急冷後、ペレットは酸素流中で380℃
以下まで25℃／時でゆっくりと冷却され、１−２−３物
質の酸素の化学量を調節した。透過型電子顕微鏡によっ
て、多くの微細な酸化銅粒子の存在（一般的に直径100
〜400nm）と、粒子をとりまく１−２−３相内の高密度
の欠陥が明らかにされた。
AC磁化測定によって、このように製造された多層物質が
約90KのTcをもつことが示され、Ｘ線回折解析によっ
て、本質的にYBa2Cu3O7ピークおよびCuOピークのみの存
在が示された。77Kでの磁化測定の結果は、第３図の曲
線31として示されたデータである。従来のYBa2Cu3O7ペ
レット（上記参照の混合物において使用される１−２−
３粉末の同一のバッチから製造され、920℃で８時間焼
結され、25℃／時で380℃以下に冷却され、すべて酸素
流中で行われる）もまた測定され、その結果は第３図の
曲線30として示されている。両方の物質の平均粒子サイ
ズは従来の金属組織学的技術によって決定された。いく
つの結果が表Ｉに与えられている。ここで、「Ａ」は従
来技術の対照サンプルを表し、「Ｂ」は本発明による物
質を表す。
約90KのTcをもつことが示され、Ｘ線回折解析によっ
て、本質的にYBa2Cu3O7ピークおよびCuOピークのみの存
在が示された。77Kでの磁化測定の結果は、第３図の曲
線31として示されたデータである。従来のYBa2Cu3O7ペ
レット（上記参照の混合物において使用される１−２−
３粉末の同一のバッチから製造され、920℃で８時間焼
結され、25℃／時で380℃以下に冷却され、すべて酸素
流中で行われる）もまた測定され、その結果は第３図の
曲線30として示されている。両方の物質の平均粒子サイ
ズは従来の金属組織学的技術によって決定された。いく
つの結果が表Ｉに与えられている。ここで、「Ａ」は従
来技術の対照サンプルを表し、「Ｂ」は本発明による物
質を表す。
例2:多相超伝導物質（第１相はYBa2Cu3Ox）のペレット
が、ペレットが920℃で４時間保持されることを除いて
例１で説明されたのとほとんど同様にして製造された。
生成した物質は、77K、Ｈ＝0.9テスラにおいて、ΔＭ＝
0.46emu/cm3、ｄ〜1.7×10-4cm、Jc′〜7.7×104A/cm2
であった。
が、ペレットが920℃で４時間保持されることを除いて
例１で説明されたのとほとんど同様にして製造された。
生成した物質は、77K、Ｈ＝0.9テスラにおいて、ΔＭ＝
0.46emu/cm3、ｄ〜1.7×10-4cm、Jc′〜7.7×104A/cm2
であった。
例3:ペレットが、920℃の時間が16時間であることを除
いては例２で説明されたのとほとんど同様にして製造さ
れた。生成した物質は、Ｈ＝0.9テスラにおいて、ΔＭ
＝0.13emu/cm3、ｄ〜4.3×10-4cm、およびJc′〜0.9×1
04A/cm2であった。
いては例２で説明されたのとほとんど同様にして製造さ
れた。生成した物質は、Ｈ＝0.9テスラにおいて、ΔＭ
＝0.13emu/cm3、ｄ〜4.3×10-4cm、およびJc′〜0.9×1
04A/cm2であった。
例２および３は、分解時間の重要性を示しており。長い
分解時間の結果Jc′が低くなることがわかる。一般的
に、最適分解時間は温度の関数である。Tdに比較的近い
温度に対しては、最適分解時間は比較的長いことが期待
され、Tdと比較してずっと高い温度に対しては、最適分
解時間は比較的短いことが期待される。多層物質の最低
融解相の融点Tmは確かに分解温度の上限であるが、ある
物質系では多層物質の１つ以上の相がTm以下の温度で分
解することがある。このような系では、前駆物質の分解
温度は、多層物質に付随するどの分解温度よりも低く選
択される。所望される超伝導体が１−２−３型物質の場
合、分解は一般的に約860℃以上、望ましくは約900℃以
上で、0.1分から10時間、さらに望ましくは１分から４
時間の範囲の時間実行される。あまりに短い時間やあま
りに低い温度では、前駆物質の分解が不十分になること
があり、あまりに長い時間やあまりに高い温度では、望
ましくない焼き鈍しや磁束ピン止め欠陥の空疎化を引き
起こすことがある。
分解時間の結果Jc′が低くなることがわかる。一般的
に、最適分解時間は温度の関数である。Tdに比較的近い
温度に対しては、最適分解時間は比較的長いことが期待
され、Tdと比較してずっと高い温度に対しては、最適分
解時間は比較的短いことが期待される。多層物質の最低
融解相の融点Tmは確かに分解温度の上限であるが、ある
物質系では多層物質の１つ以上の相がTm以下の温度で分
解することがある。このような系では、前駆物質の分解
温度は、多層物質に付随するどの分解温度よりも低く選
択される。所望される超伝導体が１−２−３型物質の場
合、分解は一般的に約860℃以上、望ましくは約900℃以
上で、0.1分から10時間、さらに望ましくは１分から４
時間の範囲の時間実行される。あまりに短い時間やあま
りに低い温度では、前駆物質の分解が不十分になること
があり、あまりに長い時間やあまりに高い温度では、望
ましくない焼き鈍しや磁束ピン止め欠陥の空疎化を引き
起こすことがある。
例１によって示されたように、本発明によって製造され
た物質は、類似した組成の従来の高温超伝導物質におい
て観測されたものよりも非常に高い（１桁以上）Jc′を
もつことがある。この改善の原因は、本発明の物質にお
ける強化された磁束ピン止め効果に帰せられる。ピン止
め中心の正確な性質はまだ完全には理解されていない。
可能なピン止め中心は、微細に分散したCuO（または他
の酸化銅）沈殿、または沈殿の形成、または分解プロセ
ス、または残留前駆物質に付随した欠陥を含む。
た物質は、類似した組成の従来の高温超伝導物質におい
て観測されたものよりも非常に高い（１桁以上）Jc′を
もつことがある。この改善の原因は、本発明の物質にお
ける強化された磁束ピン止め効果に帰せられる。ピン止
め中心の正確な性質はまだ完全には理解されていない。
可能なピン止め中心は、微細に分散したCuO（または他
の酸化銅）沈殿、または沈殿の形成、または分解プロセ
ス、または残留前駆物質に付随した欠陥を含む。
また、他の実施例では、前駆物質は、高密度で高度に配
向した構造をもつように、予備的にMTGプロセス（おそ
らく比較的高い酸素圧力で）を受ける。これによって、
弱結合の有害効果を減少することができる。前駆物質の
粒子配向はまた他の手段、例えば、力学的または磁場配
列によって、または溶液、融解、または蒸気相から基板
上へのエピタキシャル成長によっても実現することがで
き、すべてのこのような手段が考慮される。
向した構造をもつように、予備的にMTGプロセス（おそ
らく比較的高い酸素圧力で）を受ける。これによって、
弱結合の有害効果を減少することができる。前駆物質の
粒子配向はまた他の手段、例えば、力学的または磁場配
列によって、または溶液、融解、または蒸気相から基板
上へのエピタキシャル成長によっても実現することがで
き、すべてのこのような手段が考慮される。
第１図は、１−２−４前駆物質のペレット、および、本
発明による分解および酸素中熱処理後の同一のペレット
の、A.C.磁化率の温度依存性に関するデータの例を示す
図、 第２図は、１−２−４物質および１−２−３物質に対す
る重量損失データの例を示す図、 第３図は、本発明に従って製造された物質、および、従
来の方法で製造された１−２−３物質に対する磁化デー
タの例を示す図、 第４図〜第６図は、本発明に従って製造された高温超伝
導体に対する潜在的応用例を示す図である。
発明による分解および酸素中熱処理後の同一のペレット
の、A.C.磁化率の温度依存性に関するデータの例を示す
図、 第２図は、１−２−４物質および１−２−３物質に対す
る重量損失データの例を示す図、 第３図は、本発明に従って製造された物質、および、従
来の方法で製造された１−２−３物質に対する磁化デー
タの例を示す図、 第４図〜第６図は、本発明に従って製造された高温超伝
導体に対する潜在的応用例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ヘンリー ティーフェル アメリカ合衆国，07060 ニュージャージ ィ ノース プレインフィールド タフト アベニュー 758 (56)参考文献 ＮＡＴＵＲＥ，Ｖｏｌ．336Ｐ．660〜 662（1988−12−15)
Claims (7)
- 【請求項１】YBa2Cu3OX（ｘ＝７、以下、「＝」は近似
値も含む）の多結晶酸化物超電導体材料を有する物品の
製造方法において、 （ａ）YBa2Cu3.5OyとYBa2Cu4Oz（ｙ＝7.5、ｚ＝８）の
酸化物超電導体から選択された前駆物質を用意するステ
ップと、 （ｂ）前記前駆物質を、温度Ｔの酸素含有雰囲気中に時
間ｔの期間保持するステップと、 前記温度Ｔは、900℃以上かつ、前駆物質の分解温度Td
以上溶融温度Tm以下であり、前記時間ｔは、１分〜４時
間で、 この（ｂ）ステップの実行により、多相材料が前記前駆
物質から形成され、前記多相材料は、主層としてのYBa2
Cu3Oｘ′（ｘ′＜ｘ）の組成の多結晶第１材料と、更
に、Cu含有沈澱粒子とを有し、前記Cu含有沈澱粒子の少
なくとも一部は、前記多結晶第１材料の結晶内に分散
し、 （ｃ）前記多相材料を、分解温度Td以下の温度まで、前
記の分散したCu含有沈澱粒子の少なくとも一部を保持す
る速度で冷却するステップと、 （ｄ）前記多相材料を、酸素含有雰囲気中で、前記多結
晶第１材料の少なくとも一部が、前記多結晶酸化物超電
導体に変換し、この変換した多結晶酸化物超電導体が、
前記多相材料の50体積％以上占有するような温度と時間
保持するステップと、 からなることを特徴とする多結晶酸化物超電導材料を含
有する物品の製造方法。 - 【請求項２】前記（ｃ）ステップの冷却速度は、約25℃
／分で、 前記（ｄ）ステップの温度と保持時間は、前記第１材料
のほとんど全てが酸化物超電導体に変換されるよう選択
される ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】前記前駆物質は、分散したAg粒子、および
／または、分散した銀酸化物粒子を有する ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】前記（ａ）ステップは、前駆物質の粒子の
方向が統一している ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項５】前記（ａ）ステップは、組成（textured）
前駆物質が得られるように、前駆物質を溶融し再度固化
する ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項６】前記（ｂ）ステップの酸素は、流動してい
る ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項７】前記（ｂ）〜（ｄ）のステップは、酸素が
流動している雰囲気中で行われる ことを特徴とする請求項１の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US44228589A | 1989-11-28 | 1989-11-28 | |
| US442285 | 1989-11-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03187902A JPH03187902A (ja) | 1991-08-15 |
| JPH07108772B2 true JPH07108772B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=23756233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2320535A Expired - Lifetime JPH07108772B2 (ja) | 1989-11-28 | 1990-11-22 | 高温超伝導物質の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0430568B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07108772B2 (ja) |
| DE (1) | DE69031375T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009203512A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Fujikura Ltd | レーザー蒸着用酸化物超電導ターゲット |
| US7919435B2 (en) | 2008-09-30 | 2011-04-05 | Ut-Battelle, Llc | Superconductor films with improved flux pinning and reduced AC losses |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS649856A (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-13 | Fumihiko Takei | Oxide superconductor crystals and their production |
| US5028585A (en) * | 1988-02-12 | 1991-07-02 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Superconducting oxide FCC oxide composite compositions and method of making such compositions |
| JPH02153803A (ja) * | 1988-06-06 | 1990-06-13 | Nippon Steel Corp | 酸化物超電導バルク材料およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-11-21 EP EP90312677A patent/EP0430568B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-21 DE DE69031375T patent/DE69031375T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-22 JP JP2320535A patent/JPH07108772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＮＡＴＵＲＥ，Ｖｏｌ．３３６Ｐ．６６０〜６６２（１９８８−１２−１５） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03187902A (ja) | 1991-08-15 |
| EP0430568B1 (en) | 1997-09-03 |
| EP0430568A3 (en) | 1991-06-26 |
| EP0430568A2 (en) | 1991-06-05 |
| DE69031375D1 (de) | 1997-10-09 |
| DE69031375T2 (de) | 1998-03-26 |
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