JPS63242922A - 超電導材料 - Google Patents
超電導材料Info
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- JPS63242922A JPS63242922A JP62077237A JP7723787A JPS63242922A JP S63242922 A JPS63242922 A JP S63242922A JP 62077237 A JP62077237 A JP 62077237A JP 7723787 A JP7723787 A JP 7723787A JP S63242922 A JPS63242922 A JP S63242922A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- 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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- H10N60/857—Ceramic materials comprising copper oxide
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- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
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-
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- Y10S505/776—Containing transition metal oxide with rare earth or alkaline earth
- Y10S505/779—Other rare earth, i.e. Sc,Y,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu and alkaline earth, i.e. Ca,Sr,Ba,Ra
-
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- Y10S505/78—Yttrium and barium-, e.g. YBa2Cu307
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、たとえば、電力用の超電導マグネット応用
製品やコンピュータ、赤外センサに使用されるジミセフ
ソン素子などに用いられる、新規な超電導材料に関する
もので、特に、セラミックス系の超電導材料に関するも
のである。
製品やコンピュータ、赤外センサに使用されるジミセフ
ソン素子などに用いられる、新規な超電導材料に関する
もので、特に、セラミックス系の超電導材料に関するも
のである。
[従来の技術]
超電導材料の分野において、最も意義のある特性として
は、超電導状態になる温度すなわ#5a界温度がより高
いことである。なぜなら、1qられる臨界温度によって
、使用される冷却媒体、ひいては、実用化の範囲が決定
づけられるからである。
は、超電導状態になる温度すなわ#5a界温度がより高
いことである。なぜなら、1qられる臨界温度によって
、使用される冷却媒体、ひいては、実用化の範囲が決定
づけられるからである。
従来、超電導材料の臨界温度はせいぜい23に前債であ
り、冷却媒体としては、通常、臨界温度より十分低い液
体ヘリウムが使用されてきた。
り、冷却媒体としては、通常、臨界温度より十分低い液
体ヘリウムが使用されてきた。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、液体ヘリウムは高価であり、また蒸発を
防ぐためにTXaな真空断熱容器を使用Vざるを1蔓な
かった。
防ぐためにTXaな真空断熱容器を使用Vざるを1蔓な
かった。
ところが、最近、セラミックス系の材料にa3いて超電
導現象を示すことがわかってきている。この材料は、そ
の結晶構造かに2NiFA型層状ペロブスカイト構造で
、化学式が一般的に、< A I−xBx ) z C
o<=yで表わされる酸化物である。この材料によれば
、40に前後の臨界温度を示すことがわかっている。し
かし、この材料によっても、冷却媒体としては高価な液
体ヘリウムを使用する必要がある。一方、冷却媒体とし
て非常に安価なものとして液体窒素があり、その沸点温
度は77にである。したがって、臨界湿度が77に以上
になると、液体ヘリウムに代わり、非常に安価な液体窒
素が使用できるようになり、超ra導実用化の範囲が飛
躍的に拡大することが期待できる。
導現象を示すことがわかってきている。この材料は、そ
の結晶構造かに2NiFA型層状ペロブスカイト構造で
、化学式が一般的に、< A I−xBx ) z C
o<=yで表わされる酸化物である。この材料によれば
、40に前後の臨界温度を示すことがわかっている。し
かし、この材料によっても、冷却媒体としては高価な液
体ヘリウムを使用する必要がある。一方、冷却媒体とし
て非常に安価なものとして液体窒素があり、その沸点温
度は77にである。したがって、臨界湿度が77に以上
になると、液体ヘリウムに代わり、非常に安価な液体窒
素が使用できるようになり、超ra導実用化の範囲が飛
躍的に拡大することが期待できる。
そこで、この発明は、セラミックス系材料が超電導現象
を示すことに着目して、77により高い臨界温度を持っ
た超電導材料を提供しようとするものである。
を示すことに着目して、77により高い臨界温度を持っ
た超電導材料を提供しようとするものである。
[問題点を解決するための手段]
この発明に従った超電導材料は、一般式AaBbCcで
表わされる組成を有するセラミックス系の超電導材料で
あって、 a、 b、 cは、関係式ax (Aの混合原子価)+
bx(Bの混合原子価)−cx<Cの混合原子価)を満
足するように選ばれ、 Aは、周期律表Ia 、Iraおよびma族元素のうち
の少なくとも一種、 Bは、周期律表Ib 、 I[bおよびIIIb族元素
のうちの少なくとも一種、および Cは、酸素およびフッ素のうち少なくとも一秤であるこ
とを特徴とするものである。
表わされる組成を有するセラミックス系の超電導材料で
あって、 a、 b、 cは、関係式ax (Aの混合原子価)+
bx(Bの混合原子価)−cx<Cの混合原子価)を満
足するように選ばれ、 Aは、周期律表Ia 、Iraおよびma族元素のうち
の少なくとも一種、 Bは、周期律表Ib 、 I[bおよびIIIb族元素
のうちの少なくとも一種、および Cは、酸素およびフッ素のうち少なくとも一秤であるこ
とを特徴とするものである。
なお、この出願の明細mにおいて、周期律表の亜族の分
は方は、岩波理化学辞典、第3版、1484〜1485
頁(岩波書店発行)に掲載の元素周期律表の分は方を採
用していることをここで明らかにしておく。
は方は、岩波理化学辞典、第3版、1484〜1485
頁(岩波書店発行)に掲載の元素周期律表の分は方を採
用していることをここで明らかにしておく。
[発明の作用効果]
この発明によって得られる超Tan材料は、−hiff
iのような一般式で表わされるものである。このような
セラミック系超電導材料は、たとえば、所定の組成とな
るように混合された粉末を焼結する粉末焼結法により得
ることもでき、さらには、銅またはアルミニウムのよう
な安定化材の上に、スパッタリング法やCVD法により
薄膜をもって形成することもできる。
iのような一般式で表わされるものである。このような
セラミック系超電導材料は、たとえば、所定の組成とな
るように混合された粉末を焼結する粉末焼結法により得
ることもでき、さらには、銅またはアルミニウムのよう
な安定化材の上に、スパッタリング法やCVD法により
薄膜をもって形成することもできる。
上述のような手法により得られた超電導材料は、層状ペ
ロブスカイト構造を持ち、従来のたとえばニオブ・チタ
ン合金やニオブ・スズ合金のような金属系超電導材料で
は得られない高い臨界温度を持つことが確認された。
ロブスカイト構造を持ち、従来のたとえばニオブ・チタ
ン合金やニオブ・スズ合金のような金属系超電導材料で
は得られない高い臨界温度を持つことが確認された。
さらに、この発明によって得られる超電導材料は、液体
窒素の沸点温度77Kを超える高い臨界温度を示すこと
が確認された。
窒素の沸点温度77Kを超える高い臨界温度を示すこと
が確認された。
また、上記化学式においてCが以下の式で表わされると
き、高臨界電流を示す、最も好ましい超電導材料となる
ことが認められる。
き、高臨界電流を示す、最も好ましい超電導材料となる
ことが認められる。
C= (0+−z Fz )[ただし、0≦z<0.5
]ここで、OはM素、Fはフッ素である。
]ここで、OはM素、Fはフッ素である。
このとき、2が0.5以上では、フッ束の量がM素の景
より多くなる。したがって、電流に寄与する電子の数は
フッ素に多くとらえられ、臨界電流が低下する。
より多くなる。したがって、電流に寄与する電子の数は
フッ素に多くとらえられ、臨界電流が低下する。
以上説明したように、この発明に従った超電導材料を用
いれば、液体窒素を冷却媒体として用いることが可能と
なる。そのため、冷却媒体に要するコストが、20分の
1程度まで低減することかでき、さらに、クライオ容器
の断熱構造が簡単になり、超電導現象を利用する装首全
体のコスi〜低減につながる。
いれば、液体窒素を冷却媒体として用いることが可能と
なる。そのため、冷却媒体に要するコストが、20分の
1程度まで低減することかでき、さらに、クライオ容器
の断熱構造が簡単になり、超電導現象を利用する装首全
体のコスi〜低減につながる。
また、本発明による材料は粒界ジョセフソン効果を示す
ので、高感度の赤外センサに用いることができる。さら
に、この効果の高速性を生かして、ジョセフソンコンピ
ュータ素子として利用すると効果的である。
ので、高感度の赤外センサに用いることができる。さら
に、この効果の高速性を生かして、ジョセフソンコンピ
ュータ素子として利用すると効果的である。
[実施例1]
原材料として、La Fs 、Sr Fz 、およびC
u (0+−z Fz ) [ただし、z−0,3
]を用いて、第1図で表わされる工程に従って通常の粉
末焼結法によって焼結した。このとき、混合比は、モル
比でしa F3 :Sr Fz :CU (OF)
2 =1.85:0.15: 1とした。また、予備焼
結は温度900℃で10時間行ない、本焼結は直径io
mm、厚さ5+uの円柱状に固めたものを湿度1000
℃で2時間行なった。
u (0+−z Fz ) [ただし、z−0,3
]を用いて、第1図で表わされる工程に従って通常の粉
末焼結法によって焼結した。このとき、混合比は、モル
比でしa F3 :Sr Fz :CU (OF)
2 =1.85:0.15: 1とした。また、予備焼
結は温度900℃で10時間行ない、本焼結は直径io
mm、厚さ5+uの円柱状に固めたものを湿度1000
℃で2時間行なった。
得られた円柱状のサンプルを用いて、通常の四端子法に
より液体窒素中で、臨界温度を測定した結果、第2図に
示ずような電気抵抗温度依存特性が得られた。図による
と、温度100にで常電導から超電導へ転移し始め、温
度91Kにおいて超電導状態を示した。また、臨界電流
を測定すると、1100A流れることが確認された。
より液体窒素中で、臨界温度を測定した結果、第2図に
示ずような電気抵抗温度依存特性が得られた。図による
と、温度100にで常電導から超電導へ転移し始め、温
度91Kにおいて超電導状態を示した。また、臨界電流
を測定すると、1100A流れることが確認された。
[実施例21
実施例1で得られた本焼結材を用いて、スパッタリング
J’fJターゲットを作製した。このターゲットを用い
て、Arガス中にフッ素ガスを供給した雰囲気中にJ)
いてスパッタリングを行<【りだ。このとき基板温度2
00℃、Arガス圧10−’Torrのスパッタリング
条件下で[Glを生成することができた。その後、この
薄膜に対して温度900”Cで熱処理を施した。ifら
れた薄膜のIB主導特性を調べた結果、臨界温度120
Kを示した。
J’fJターゲットを作製した。このターゲットを用い
て、Arガス中にフッ素ガスを供給した雰囲気中にJ)
いてスパッタリングを行<【りだ。このとき基板温度2
00℃、Arガス圧10−’Torrのスパッタリング
条件下で[Glを生成することができた。その後、この
薄膜に対して温度900”Cで熱処理を施した。ifら
れた薄膜のIB主導特性を調べた結果、臨界温度120
Kを示した。
また、臨界電流密度を測定したところ1、J、=150
A/1lllt’を示すことが確認された。
A/1lllt’を示すことが確認された。
第1図は、この発明に従った超電導材料を得るための粉
末焼結法の]二程図、第2図は、この発明による超′W
1轡材料の電気抵抗温度依存特性を示す図である。 (ほか2名) 第1図 手続補正書 昭和63年6月8日 2、発明の名称 超電導材料 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市東区北浜5丁目15番地名 称 (
21B)住友電気工業株式会社鴎者 用上哲部 4、代理人 住 所 大阪市北区南森町2丁目1番29号 住友銀
行南森町ビル6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面の第2図 7、補正の内容 (1) 明細書第5頁第3行ないし第4行の「銅または
アルミニウムのような安定化材の上に、」を削除する。 (2) 明細書第6頁第11行ないし第12行の「粒界
ジョセフソン効果を示すので、」を削除する。 (3) 明細書第6頁第17行の「LaF、、SrF2
、」をrY203 、BaC0a 、Jに補正する。 (4) 明細書第7頁第1行ないし第2行の「LaF、
:SrF2 :Cu (OF)2−1.85:0.15
:IJをrY20. : BaC0,:Cu (OF)
−0,5: 2 : 3Jに補正する。 (5) 明細書第7頁第4行ないし第5行の「温度10
00℃」を「温度950℃」に補正する。 (6) 明細書第7頁第9行の「温度100KJを「温
度95K」に補正する。 (7) 明細書第7頁第11行ないし第12行の「また
、臨界電流をn1定すると、l100A流れることが確
認された。」を削除する。 (8) 明細書第7頁第18行の「基板温度200℃」
を「基板温度600℃」に補正する。 (9) 明細書第8頁第2行の「臨界温度120KJを
「臨界温度85K」に補正する。 (10) 図面の第2図を別紙のとおり補正する。 以上
末焼結法の]二程図、第2図は、この発明による超′W
1轡材料の電気抵抗温度依存特性を示す図である。 (ほか2名) 第1図 手続補正書 昭和63年6月8日 2、発明の名称 超電導材料 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市東区北浜5丁目15番地名 称 (
21B)住友電気工業株式会社鴎者 用上哲部 4、代理人 住 所 大阪市北区南森町2丁目1番29号 住友銀
行南森町ビル6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面の第2図 7、補正の内容 (1) 明細書第5頁第3行ないし第4行の「銅または
アルミニウムのような安定化材の上に、」を削除する。 (2) 明細書第6頁第11行ないし第12行の「粒界
ジョセフソン効果を示すので、」を削除する。 (3) 明細書第6頁第17行の「LaF、、SrF2
、」をrY203 、BaC0a 、Jに補正する。 (4) 明細書第7頁第1行ないし第2行の「LaF、
:SrF2 :Cu (OF)2−1.85:0.15
:IJをrY20. : BaC0,:Cu (OF)
−0,5: 2 : 3Jに補正する。 (5) 明細書第7頁第4行ないし第5行の「温度10
00℃」を「温度950℃」に補正する。 (6) 明細書第7頁第9行の「温度100KJを「温
度95K」に補正する。 (7) 明細書第7頁第11行ないし第12行の「また
、臨界電流をn1定すると、l100A流れることが確
認された。」を削除する。 (8) 明細書第7頁第18行の「基板温度200℃」
を「基板温度600℃」に補正する。 (9) 明細書第8頁第2行の「臨界温度120KJを
「臨界温度85K」に補正する。 (10) 図面の第2図を別紙のとおり補正する。 以上
Claims (2)
- (1)一般式AaBbCcで表わされる組成を有し、 a、b、cは、関係式ax(Aの混合原子価)+bx(
Bの混合原子価)=cx(Cの混合原子価)を満足する
ように選ばれ、 Aは、周期律表 I a、IIaおよびIIIa族元素のうちの
少なくとも一種、 Bは、周期律表 I b、IIbおよびIIIb族元素のうちの
少なくとも一種、および Cは、酸素およびフッ素のうち少なくとも一種とする、
超電導材料。 - (2)前記Cが、酸素とフッ素とからなり、かつ、その
組成割合が以下の式を満足するように選ばれる、特許請
求の範囲第1項記載の超電導材料。 C=(O_1_−_zF_z)[ただし、0≦z<0.
5]ここで、Oは酸素、Fはフッ素である。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62077237A JPS63242922A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 超電導材料 |
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