JPS63242997A - セラミツクス超電導材料の製造方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 ゛この発明は、セラミックス超電導材料の製造方法に関
する。さらに詳細には、この発明はセラミックス超電導
体原料融液より、単結晶、多結晶などのセラミックス超
電導材料を製造する方法に関する。

〈従来の技術〉 従来、超電導体として、金属系、セラミックス系、また
は有機系のものなどが知られており、これら超電導体を
使用してサイリスタ等のパワーエレクトロニクス素子を
作製する試み、基盤、トランジスタに代表される素子そ
のもの、太陽電池、ジョセフソン接合素子等のマイクロ
エレクトロニクス素子を作製する試みも行なわれている
。

しかしながら、従来から汎用されている超電導体は、臨
界温度（Ｔｅ）が低く、液体ヘリウムを冷却剤して用い
る必要があるのでコスト的負担および技術的負担が極め
て大きく、超電導技術の実用化を妨げる大きな要因とな
っている。

ところで、最近、臨界温度のがなり高いセラミックス超
電導体が見出だされるに至り、このようなセラミックス
超電導体を使用して、上記パワーエレクトロニクス素子
、マイクロエレクトロニクス素子等を製造することが検
討されている。

この場合において、上記各種素子等を作製するためには
、セラミック超電導体の単結晶、多結晶等のセラミック
ス超電導材料を作製することが必要であり、この方法と
して、セラミックス超電導体原料の融液より製造する方
法、例えば、チョコラスキー法や水平ブリッジマン法が
用いられてい′る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような方法において、原料融液を収容する容器（以
下、ルツボと称する）としては、セラミックス超電導体
の融液に耐え得る耐熱性材質であることが必要であるた
め、選択できる材質の範囲が狭く、従来、アルミナ、白
金、カーボン、ステンレス、酸化亜鉛等からなるルツボ
等が用いられている。しかしながら、上記の材質からな
るルツボを使用した場合、セラミックス超電導体原料融
液と反応したり、またルツボの構成成分等が不純物とし
て原料融液中に溶出するなど、得られるセラミックス超
電導材料の純度が低下し、ひいては所望の性状、特性等
を有する材料が得られないという問題がある。

く目　的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高
純度のセラミックス超電導材料が得られるセラミックス
超電導材料の製造方法を提供することを目的とする。

く問題を解決するための手段および作用〉上記の問題点
を解決すべくなされた、この発明のセラミックス超電導
材料の製造方法は、セラミックス超電導体原料の融液よ
りセラミックス超電導材料を製造する方法であって、セ
ラミックス超電導体原料の融液を収容するルツボが該セ
ラミックス超電導体より融点が高くかつ容器を構成する
元素が該セラミックス超電導体を構成する元素と同種の
元素からなることを特徴とするものである。

この発明は、上記の構成よりなり、セラミックス超電導
体を構成する元素とルツボを構成する元素が同種の元素
からなるので、セラミックス超電導体原料融液とルツボ
との反応が生じないと共にルツボの成分が不純物として
混入することを防止できる。さらに詳細に説明すると、
セラミックス超電導体の融点に関し、発明者らが鋭意研
究した結果、同種の構成元素からなるセラミックス超電
導体であっても、構成元素の含有割合を変化させること
により、融点を変化させることができることを見出だし
た。

例えば、（Ｙ　　　Ｂ　ａ　　）　　Ｃｕ　Ｏａにツい
て１−ｘ　　　　　Ｘ　　　　１ みれば、第３図に示すように、組成割合Ｘが大きくなる
程、即ち、Ｂａの量が多くなる程セラミックスの融点が
低くなることを見出だした。

この発明は上記の知見を前提としてなされたものであり
、セラミックス超電導体を構成する元素の１種またはそ
れ以上の元素の含有量を変化させると、同種の元素から
構成されても融点の異なるものが得られるので、そのよ
うな材料のうち、融点の高い材料を原料融液を収容する
ルツボとして使用することにより、原料融液とルツボと
の反応等を防止し、高純度のセラミックス超電導体材料
を製造することができる。

以下、この発明をより詳細に説明する。

この発明において製造されるセラミックス超電導体とし
ては、特に限定されず種々のセラミックス超電導体を製
造するとかできるが、例えば、周期律表Ｉ族、■族およ
び■族元素並びに酸素、窒素、フッ素、炭素および硫黄
等からなるセラミックス超電導体が例示され、さらに好
ましく下記一般式Ｅｌ）で表される組成のものが挙げら
れる。

ＡａＢｂＣｃ　　　　　　（１） （式中、Ａは周期律表ＩＩａ族から選択された少なくと
もＩＦＪの元素であり、さらに周期律表１ａおよびｍａ
族元素から選択された少なくとも１種の元素を含有して
してもよく、Ｂは周期律表１ｂ。

ＩＩｂおよびＩＩＩｂ族元素から選択された少なくとも
１種の元素であり、Ｃは酸素、フッ素、硫黄、炭素およ
び窒素から選ばれた少なくとも１種の元素である） より詳細には、周期律表１族元索のうち、Ｉａ族族元と
しては、Ｌｉ、Ｎａ、に、、Ｒｂ、Ｃｓ等が挙げられ、
Ｉｂ族元素としては、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕが挙げられ
る。また、周期律表■族元素のうち、ＩＩａ族元素とし
ては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ５Ｓｒ、ＢａおよびＲａが挙げ
られ、ＩＩＩｂ族族元としでは、Ｚｎｓ　Ｃｄ等が挙げ
られる。周期律表■族元素のうち、■ａ族元素としては
、ＳＣ％Ｙやランタノイド系元素であるＬａ５Ｃｅ、Ｇ
ｄ。

Ｌｕ等、アクチノイド系元素であるＡｃ、Ｔｈ。

Ｐａ、Ｃｆ等が挙げられる。また、ＩＩＩｂ族元素とし
ては、Ａ　Ｊ　ｓ　Ｇ　ａ　％　Ｉ　ｎ　ｓ　Ｔ　ｊ等
が挙げられる。

上記元素のうち、Ｉｂ族元素から選ばれた元素、ｎａ族
元素、Ｈａ族元素およびランタノイド系元素から選ばれ
た元素、並びに酸素およびフッ素から選ばれた元素から
なるセラミックス超電導体が好ましい。尚、Ｉｂ族元素
としてはＣｕおよびＡｇが好ましい。

なお、上記セラミックス超電導体原料としては、該超電
導体を構成する元素を含有するものであれば単体、化合
物（例えば、酸化物、硫化物、フッ化物、窒化物、炭酸
化物など）のいずれも使用することができ、またその形
態も原材料粉体、金属粉体もしくはそれらの焼結体また
はセラミックス超電導体の粗結晶のいずれであってもよ
い。

また、セラミックス超電導体原料融液を収容するルツボ
としては、製造されるセラミックス超電導材料と同種の
構成元素からなると共に構成元素の含有割合が異なるも
のが使用される。゛例えば、前記一般式ｍで表されるセ
ラミックス超電導材料を製造する場合には、周期律表ｎ
ａ族元素の含有割合を変化させ、該ルツボの構成元素中
の周期律表ＩＩａ族元素の含量割合が、所望するセラミ
ックス超電導体の構成元素中の周期律表■ａ族元素の含
有割合より少なく設定されたルツボを使用する。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添附図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、この発明の製造方法の一実施例を示すもので
、慣用のチョコラスキー法で行なった場合の概略図を示
し、所定の混合比からなるセラミックス超電導体の原料
融液（１）を収容したルツボ（２）は、該セラミックス
超電導体と同種の構成元素からなると共に構成元素の含
有割合が異なり、原料融液（１）より融点が高く形成さ
れている。さらにルツボ■はカーボンなどからなる外部
ルツボＧ）を介し、加熱源（４）で加熱される。この状
態から原料融液（１）に種子結晶（５）を浸漬した後、
種子結晶をゆつくりと引き上げ、結晶を成長させること
により、セラミックス超電導体単結晶（６）が得られる
。加熱温度、引き上げ速度等は、製造されるセラミック
ス超電導体を構成する元素の種類、組成等に応じて、適
宜選択される。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、三温度水平ブリッジマン法でセラミックス超電
導材料を製造する場合には、ボートの構成元素割合を、
所望する超電導材料と異なるように設定して、融点を高
めたボートを使用する等、適宜設計変更することができ
る。

具体例 （Ｙ　　　Ｂａ　　　）ＣａＯ２からなる組成のル０．
９　　　　　０．１ ツボを用い、（Ｙ　　　Ｂ　ａ　　　）　Ｃｕ　Ｏｓ単
結晶０．４　　　　　０．８ の製造をチョコラスキー法により行った。

また、比較例１〜５として、それぞれアルミナ、白金、
カーボン、ステンレス、および酸化亜鉛からなるルツボ
を用い、上記具体例と同様にして、（Ｙ　　　Ｂａ　　
　）Ｃｕｂ３単結晶の製造を行な０．４　　　　　０．
６ った。

上記の結果、（Ｙ　　　Ｂ　ａ　　　）　Ｃｕ　Ｏａか
ら０．９　　　　　０．１ なるルツボを使用した具体例では、原料が完全に溶融し
、良好な溶融状態を示したが、アルミナル、ステンレス
および酸化亜鉛からなるルツボにおいては、原料融液と
の反応が認められ、また白金ルツボにおいてはルツボの
一部融解が起こり、カーボンルツボでは原料融液中の銅
が還元され固化が生じた。

また、上記具体例および比較例１〜５で得られた結晶の
臨界温度を測定した。その結果を第２図に示す。第２図
から明らかなように、具体例で得られた結晶は、臨界温
度が高いと共に極めてシャープな常電導転移幅を示した
のに対し、比較例１及び２の結晶は臨界温度の低下が認
められると共に常電導転移幅も広い。さらに、比較例３
〜５の結晶は超電導現象を示さなかった。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明のセラミ−ソクス超電導材料の
製造方法によれば、セラミックス超電導材料を構成する
元素と同種の元素からなるルツボを使用しているので、
ルツボとの反応が生じないと共にルツボ中の構成元素が
不純物として原料融液に溶出することを確実に防止する
ことができるので、高純度のセラミックス超電導材料を
製造することができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の製造方法の一実施例を示す概略図
、 第２図は、具体例及び比較例で得られた結晶の抵抗率一
温度特性を示す図、 第３図は、（Ｙｌ−ｘ　Ｂ　ａ　ｘ）Ｃｕ　Ｏの融点の
Ｘに対する依存性を示す図である。 （１）・・・・・・原料融液　　　（２）・・・・・・
ルツボ第２図 （に） Ｔ（”Ｃ） 手　　続　　補　　正　　書　（自発）」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミックス超電導体原料の融液よりセラミックス
   超電導材料を製造する方法において、 セラミックス超電導体原料の融液を収容する容器が該セ
   ラミックス超電導体より融点が高くかつ容器を構成する
   元素が該セラミックス超電導体を構成する元素と同種の
   元素からなることを特徴とするセラミックス超電導材料
   の製造方法。 ２、セラミックス超電導体およびセラミックス超電導体
   原料融液を収容する容器が、下記一般式（ I ）で表さ
   れる組成のものであり、 ＡａＢｂＣｃ（ I ） （式中、Ａは周期律表IIａ族から選択された少なくとも
   １種の元素であり、さらに周期律表 I ａおよびIIIａ族
   元素から選択された少なくとも１種の元素を含有してし
   てもよく、Ｂは周期律表 I ｂ、IIｂおよびIIIｂ族元素
   から選択された少なくとも１種の元素であり、Ｃは酸素
   、フッ素、硫黄、炭素および窒素から選ばれた少なくと
   も１種の元素である）かつ該セラミックス超電導体の構
   成元素中の周期律表IIａ族元素の含有割合が、 セラミックス超電導体原料融液を収容する容器の構成元
   素中の周期律表IIａ族元素の含量割合より大きく形成さ
   れた上記特許請求の範囲第１項記載のセラミックス超電
   導材料の製造方法。