JPS63230565A - 超伝導物質及びその製造方法 - Google Patents

超伝導物質及びその製造方法

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JPS63230565A JP63027817A JP2781788A JPS63230565A JP S63230565 A JPS63230565 A JP S63230565A JP 63027817 A JP63027817 A JP 63027817A JP 2781788 A JP2781788 A JP 2781788A JP S63230565 A JPS63230565 A JP S63230565A
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    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、約７７°に以上の温度で有用な超伝導物質及
びそのような物質の製造方法に関する。
Ｂ、従来技術 Ｂａｄｎｏｒｚ及びＭｕｅｌｌａｒ、　Ｚ、Ｐｈｙｓ、
　Ｂ、　６４，１８９　（１９８６）の技術的ブレーク
スルーは、最近１０年間における超伝導転移温度の最初
の主要な改善であった。その物質は公称組成Ｌ　ａ　２
−ｘ　ＭｘＣｕＯを有し、Ｍ＝Ｃａ、Ｂａ又はＳｒ、ｘ
は典型的にはＯと０．３との間であり、ｙは製造条件に
依存して可変であった。超伝導性は、Ｍのドーピングの
この狭い範囲上でのみ見い出された。
最高の超伝導転移温度（Ｔｃ）は、Ｓｒドーピングで且
つＸが約０．１５〜０．２０に等しい場合に得られる。
Ｔｃは４０°に範囲の半ばであった（Ｃａｖａ　ａｔ　
ａｌ、＊Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔｅｒｓ、　５８　
、４０８（１９８７）、その後、１９８７年３月、Ｃｈ
ｕ　ｅｔａｌ、、Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔｅｒｅ、
５８．４０５　　（１９８７）において、Ｙｌ、２Ｂａ
ｏ、ｓ　Ｃｕ　　ｏ、が９０’に範囲の半ばで超伝導の
開始を示す事が報告された。
Ｌ　ａ　２□Ｍｘ　　Ｃｕ　　Ｏ，に関する初期の仕事
と対照的に、この高温超伝導体は、いくつかの未知の相
の混合物としてしか製造されず、且つその物質の小部分
しか実際に超伝導にならなかった６本発明の発明者及び
他の研究グループによる実験は、超伝導がこのクラスの
物質における一般的な現象ではない事を示した。僅かの
組成の変動又は等電子原子の置換でさえも超伝導性を示
さない０例えば　Ｙｌ、２Ｂａｏ、ｓＣｕ　Ｏｙ中のＢ
ａをＳｒ又はＣａで置換したものは超伝導体、にならな
かった。
Ｃ０発明が解決しようとする課題 従って、上記超伝導体中の、超伝導に寄与している成分
を発見し、新規なバルク超伝導化合物を提供する事が望
まれる。
００課題を解決するための手段 本発明による新規な超伝導化合物は、ペロブスカイト状
の結晶構造を有し。
式　Ａ　　　　Ｍ　　　　Ｃｕ　　　Ｏ（但し、Ａは１
±ｘ　　２±ｘ　　　３　　　ｙ Ｙ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｓｃもしくはｙｂの組み合せ又はＹで
あり、ＭはＢａ、ＳｒもしくはＣａの組み合せ又はＢａ
であり、Ｘは０　０．５、そしてｙは原子価の要求を満
足するのに充分な数）を有する。
Ｅ、実施例 式Ａ　　Ｍ　　Ｃｕ　　０ １±ｘ　　２±ｘ　　　３　　　ｙ （但しＸは典型的にはＯと０．５との間、そしてｙは原
子価の要求を満足するのに充分な数、但し原子価の要求
を満足するとは、酸素イ、オンの総電荷量が金属イオン
の総電荷量を中和するようにｙが選定されている事を意
味する。ｙは非整数の事もある。）を有する組成は、液
体窒素温度、即ち７７°に以上の温度で単−相のバルク
超伝導体である事が発見された。この組成はペロブスカ
イト状の結晶構造を有する。それらは、金属酸化物又は
金属酸化物の前駆物質例えば炭酸塩又は水酸化物を粉末
の形で良く混合して作られる。混合物の加熱は、酸素の
存在下で約８００℃と約１１００℃の間の温度で行なわ
れる。好ましい温度は約９００〜１０００℃である。加
熱は約１０〜約４０時間の期間の間、行なわれる。一般
に温度が低ければ低い程、加熱に要する時間が長くなる
。加熱に続いて、少なくとも４時間の期間にわたって酸
素の存在の下で室温まで徐々に冷却する事も本発明の重
要な特徴である。好ましい組成は、ＡｌＭ。
Ｃｕ３０　に非常に近い式を有する。但しＡはＹである
か、又はＹ、Ｌａ、Ｌｕ、ＳｃもしくはＹｂの組み合せ
であり、ＭはＢａであるか又はＢａ・。
ＳｒもしくはＣａの組み合せであり、ｙは原子価の要求
を満足するのに充分なものである。最も良好な組成は、
ＡがＹそしてＭがＢａであるようなものである。最も良
好な組成は、７７＠により充分に高い温度で単−相のバ
ルクの超伝導性を示す。
それはペロブスカイト状の結晶構造を有し１本質的に１
原子のイツトリウム、２原子のバリウム及び３原子の銅
を有する金属成分並びに酸素の非金属成分から構成され
る。
最も良好な組成を製造する最も良好な方法の例として、
次の手続きを与える。
Ｙ、Ｂａ及びＣａの酸化物又は炭酸塩が完全に混合され
るか、又はそれらの可溶性の硝酸塩又は塩化物化合物が
水酸化物又は炭酸塩として共沈される。この混合粉末が
、１０〜４０時間の範囲の期間にわたって酸素又は空気
中で８００−１１００℃の炉中で加熱される。酸素の方
がより良い結果を与える。加熱時間が長い程、出発化合
物のより均一な反応が保証される。より低い温度では、
より長い反応時間が必要である。固形資料を製造するに
は、初期の加熱手続きで得られた粉末をペレット状に圧
縮成形するか又はポリマー性バインダーで結合し、再び
同様の条件下で加熱する。加熱時の酸素雰囲気の使用、
及び室温への炉の緩やかな冷却は、最もシャープで且つ
高い超伝導転移、及びより多くのバルク超伝導を実現す
るために重要である。典型的には、炉は９００〜１００
０’Ｃから約５時間にわたって室温まで冷却される。
上記プロセスにより得られた組成は、最終的なアニーリ
ング及び冷却ステップに依存して可変な酸素含有量を有
し得るペロブスカイト状の構造を有する。例えば不活性
又は還元性雰囲気中での加熱による酸素の除去は、超伝
導性を抑圧する。酸素含有量がより高ければ、より改善
された且つより高い超伝導特性が得られる。上述のよう
に、加熱ステップに続いて、緩やかに冷却する事が本質
的である。この徐冷が必要なのは、物質が徐冷される時
、急冷された時よりも少し多くの酸素を保持するからで
あると信じられる。
下記の物質は全て７７１に以上の温度でバルク超伝導を
示した。それらは全て、 一般式　　Ａ１ヵｘＭ２オｘＣｕ３０ｙの範囲内の単−
相のペロブスカイト状結晶構造である。
それらの物質は　　： （ＹＯ０８０，２）１．０Ｂａ２．０Ｃｕ３０ｙｕ （Ｙ　　　　Ｌｕ　　　　）　　　　Ｂａ　　　Ｃｕ　
　００．５　　０．５　１．０　　２．０　　３　　ｙ
（Ｙｏ、５０．５）１．０Ｂａ２．００ｕ３０ｙａ （ＹＯ，５０，５）１．０　２．０°ｕ　ａ　Ｏｙｃ （Ｌ　ａｏ　、　ｓ　Ｓ　Ｑ　ｏ　、　ｓ　）　１　、
　ｏ　Ｂ　ａ　２　、　ｏ°ｕ３ｏｙＹ１　、　ｏ　（
Ｂ　ａｏ　、　ｓｏａｏ、５）２．０°ｕ３°ｙＹ１．
０（８ｒＯ０５°ａ０．５）２．００ｕ３°ｙＹ　ｏ　
、　ｓ　Ｂ　ａ　２　、　ｏ　Ｃｕ　ａ　ＯｙＹ　　　
　　Ｂａ　　　　　ＣｕＯ １，２２，０３ｙ Ｙｌ、０　１．８Ｃｕ３０ｙ Ｙ　　　　　Ｂａ　　　　　Ｃｕ　　　０１．０　　　
　１．５　　　３　　　ｙＹ　　　　　Ｂａ　　　　　
ＣｕＯ １，２１，８３ｙ である。
上記資料の全ては、ＡＣ磁化率テスト法及び電気抵抗率
測定によって超伝導である事が確認された。
現在までは一下記の物質は上記の手続きにより形成しテ
ストした時、７７’に以上でバルクの単−相の超伝導体
であるとは見い出されていない。
Ｌ　ｕ　１　、０　２　、　ｏ　Ｃｕ　ａ　ＯｙＬ　ｕ
　１　、　ｏ　Ｃａ２．　ｏ　Ｃｕａ　ＯｙＬ　ａ　１
．　ｏ　Ｂ　ａ　２　、　ｏ　Ｃｕｓ　０ｙＬａ１．０
Ｃａ２．０Ｃｕ３０ｙ Ｓ　Ｃｌ　、　ｏ　　ａ２．　ｏ　Ｃｕｓ　Ｏｙ１、Ｏ
ａ２．００ｕ３０ｙ Ｙ　　　　　Ｃ Ｂａ　　　　　　Ｃ Ｙｌ、０１．Ｃｕ２．００ｙ Ｙ　　　　　　Ｂ　　ａ　　　　　　Ｃｕ　　　　　　
０２．０　　　１．０　　　１．Ｏｙ おそらく、イツトリウムがＡ成分の大部分であるが、又
は２以上の関連Ａ成分の組み合せがほぼイツトリウムの
原子サイズと同じ平均原子サイズを有する事が必要なの
であろう。
組成の範囲は、Ａ及びＭの整数原子比として正確に定め
られない。というのは結晶構造はそれらの金属の空格子
点を収容する事ができ、なお且つ高温超伝導に必要な構
造を保持すると思われるかである。それらの場合、他の
全ての場合と同様に、酸素は、原子価の要求を満足する
ような量が存在する。
Ｆ０発明の効果 現在、液体ヘリウム温度において超伝導は広範囲に使わ
れている。これは液体窒素温度で使用するとより安価且
つより便利であろう、薄膜及びセラミック処理技術の使
用により、これらの物質は゛マイクロエレクトロニクス
、高磁場マグネット。
エネルギー伝送、及び電気機械装置において応用を見い
出す事が可能となるであろう、特に、これらの物質は計
算機の論理装！！（例えばジョセフソン論理装置）にお
いて、並びにスピード及び実装密度を改善する手段とし
てチップ上及びチップ間の相互接続配線に有用である。
出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　頓　　宮　　孝　　−（外１名）

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ペロブスカイト状の結晶構造を有し、式Ａ＿１＿
    ±＿ｘＭ＿２＿±＿ｘＣｕ＿３Ｏ＿ｙ（但しＡはＹ、Ｌ
    ａ、Ｌｕ、ＳｃもしくはＹｂの組み合わせ又はＹであり
    、ＭはＢａ、ＳｒもしくはＣａの組み合せ又はＢａであ
    り、０≦ｘ≦０．５であり、且つｙは原子価の要求を満
    足するのに充分な数）を有する超伝導物質。
  2. （２）組成Ａ＿１＿±＿ｘＭ＿２＿±＿ｘＣｕ＿３Ｏ＿
    ｙ（但し、ＡはＹ、Ｌａ、Ｌｕ、ＳｃもしくはＹｂの組
    み合わせ又はＹであり、ＭはＢａ、ＳｒもしくはＣａの
    組み合せ又はＢａであり、０≦ｘ≦０．５であり、且つ
    ｙは原子価の要求を満足するのに充分な数）を有する複
    数の金属酸化物又はその前駆物質を粉末の形で混合し、 酸素の存在下で約８００℃乃至約１１００℃の温度に上
    記混合物を加熱し、 上記混合物を少なくとも４時間にわたつて酸素の存在下
    で室温まで徐冷するステップを含む超伝導物質の製造方
    法。
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