JPH01148795A - 酸化物超電導体結晶の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体結晶の製造方法

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JPH01148795A
JPH01148795A JP62304632A JP30463287A JPH01148795A JP H01148795 A JPH01148795 A JP H01148795A JP 62304632 A JP62304632 A JP 62304632A JP 30463287 A JP30463287 A JP 30463287A JP H01148795 A JPH01148795 A JP H01148795A
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oxide superconductor
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superconductor crystal
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福田 勝義
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、多元系酸化物超電導体結晶の製造方法に関す
る。
(従来の技術) 最近、液体窒素温度程度の高温で超電導を示す高温超電
導体材料として、ペロブスカイト構造の多元系酸化物超
電導体が注目されている。これまでに報告されている酸
化物超電導体の代表的なものは、YBa  Cu  O
や2 37−δ (La、Ba)  2Cu3O7−δ等である。これら
の4−y 酸化物超電導材料は、焼結法、蒸着法、スパッタ法等に
より得られている。
今後これらの酸化物超電導体を具体的な素子に応用する
に当たって、超電導転移温度を高く安定に保ち、また大
きい臨界電流を得、素子特性の均一性、信頼性を優れた
ものとするためには、ある程度大きい面積の単結晶基板
或いは単結晶層として実現することが強く望まれる。こ
の種の酸化物超電導体の製造には、誘電体酸化物単結晶
の場合と同様にチョクラルスキー法(CZ法)を用いる
ことが考えられる。しかし、結晶材料融液を用いるCZ
法では非常に高い温度での結晶成長になり、酸化物超電
導体は相転移を生じるため、所望の超 −電導体を得る
ことができない。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、多元系酸化物超電導材料の素子応用に当
たっては、その単結晶化が望まれるが、これまでそのよ
うな酸化物単結晶を形成する有効な方法は提案されてい
ない。
本発明は上記した点に鑑み、多元系酸化物超電導体の結
晶の製造方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の方法は、アルカリ金属酸化物を含む2元系酸化
物をフラックスとして用いた液相成長法(キポラス法)
により多元系酸化物超電導体結晶を製造することを特徴
とする。
具体的に本発明で用いるフラックスとしては、LI B
O2−Na BO2系混合液やNa2O−−B2O3系
、K2O−  V2O−5系、K2O−B2O−3系、
K2O−  As 2O−5系、K2O−P2O5系、
Li 2O−B2o、系等の各種混合液がある。
(作用) 本発明によれば、上述のようなフラックスを用いたキポ
ラス法により、低い温度で多元系酸化物超電導体結晶の
成長が可能であり、超電導体の相転移が効果的に防止さ
れ、良好な多元系酸化物超電導体結晶を得ることができ
る。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。実施例では、YBa 
 Cu  O結晶の製造法を説明す2 37−δ る。
第1図は、その結晶の引上げ装置を示す。第1図におい
て1は、アルミナシールド材であり、この中に白金ヒー
タ2が配置され、その中心部に白金ルツボ3が支持台4
上に配置されている。支持台4は炉外部とつながる支持
棒5と一体化され、回転可能になっている。6は熱雷対
である。ルツボ3内には、Li BO2−Na BO2
混合液からなるフラックスを形成し、これに、必要な原
料酸化物を溶解した溶液7を形成する。
第2図は、LI BO2−Na BO2の相図であり、
この系で適当なモル比を選ぶことにより、900℃以下
で液相状態が得られる。従ってこの系をフラックスとし
て用いることにより、比較的低温でY−Ba−Cu−0
系結晶を引上げるための溶液を得ることが可能である。
このようにしてルツボ3内に所望の溶液7を形成し、こ
れを12O−0〜1300℃で約10時間放置した後、
溶液温度を下げて約900〜1000℃に設定する。そ
してこの溶液7に引上げ軸8の先端に取付けられたYC
u O単結晶からなる種子結晶を浸し、十分にこの種子
結晶を馴染ませる。その後、0.1〜0.5℃/hとい
う小さい冷却速度で結晶9を引上げる。この引上げに際
し、溶液7の表面にはガス導入パイプ12を介して酸素
ガスを100tr+j?/m1n程度供給する。
10は内部観察用光入射窓であり、11は内部観察窓で
ある。
こうしてこの実施例によれば、キポラス法によって比較
的低温で、従って相転移を生じることなく、良質のYB
a  Cu  O結晶を引上げる2  37−に とができる。この場合、結晶引上げに際して酸素ガスを
供給することにより、溶液中および成長結晶中の酸素欠
陥の発生を防止することができる。
次に、フラックスとして、Na2O−−B2O3系混合
液を用いた場合を説明する。第3図は、Na2O−  
B2O−3系の相図であり、この系で適当なモル比を選
ぶことにより、やはり900℃程度以下で液相状態が得
られる。このNa2O−−B2O3混合液(B2O−3
が60〜90モル%)をフラックスとして用いて先の実
施例と同様に必要な原料を溶解した溶液を形成し、90
0〜1000℃で約10時間放置した後、溶液温度を下
げて800〜900℃に設定する。この後先の実施例と
同様にして、YBa  Cu  O結晶2 37−δ を引上げる。
この実施例によっても先の実施例と同様、良質のYBa
  Cu  O結晶を得ることができる。
2 37−δ 次に、フラックスとして、K2O−  V2O−5系混
合液を用いた場合を説明する。第4図は、K2O−  
V2O−5系の相図であり、この系で適当なモル比を選
ぶことにより、やはり900°C程度以下で液相状態が
得られる。このに2〇−B2O5混合液(V2O3が6
5モル%以下)をフラックスとして用いて先の実施例と
同様に必要な原料を溶解した溶液を形成し、1000°
Cで約10時間放置した後、溶液温度を下げて850〜
900℃に設定する。この後先の実施例と同様にして、
YBa  Cu  O結晶を引上げる。
2 37−δ この実施例によっても先の実施例と同様、良質のYBa
  Cu  O結晶を得ることができる。
2 37−δ 次に、フラックスとして、K2OB2O3系混合液を用
いた場合を説明する。第5図は、K2O−  B2O−
3系の相図であり、この系で適当なモル比を選ぶことに
より、やはり900℃程度以下で液相状態が得られる。
このに2O−B2O−3混合液(B2O−3が50〜8
0モル%)をフラックスとして用いて先の実施例と同様
に必要な原料を溶解した溶液を形成し、12O−0〜1
300℃で約10時間放置した後、溶液温度を下げて9
00〜1000℃に設定する。この後先の実施例と同様
にして、YBa  Cu  O結2 37−δ 晶を引上げる。
この実施例によっても先の実施例と同様、良質のYBa
  Cu  O結晶を得ることができる。
2 37−δ 次に、フラックスとして、K2O−As2O5系混合液
を用いた場合を説明する。第6図は、K2O−As2O
5系の相図であり、この系で適当なモル比を選ぶことに
より、やはり900°C程度以下で液相状態が得られる
。このに2O−As 2O−5混合液(AS2O−5が
40〜60モル%)をフラックスとして用いて先の実施
例と同様に必要な原料を溶解した溶液を形成し、12O
−0〜1300℃で約10時間放置した後、溶液温度を
下げて900〜1000℃に設定する。
この後先の実施例と同様にして、YBa  Cu30.
結晶を引上げる。
この実施例によっても先の実施例と同様、良質のYBa
  Cu  O結晶を得ることができる。
2 37−δ 次に、フラックスとして、K2O−  P2O−5系混
合液を用いた場合を説明する。第7図は、K2O−− 
P 2O−5系の相図であり、この系で適当なモル比を
選ぶことにより、やはり900℃程度以下で液相状態が
得られる。このに2O−B2O5混合液をフラックスと
して用いて先の実施例と同様に必要な原料を溶解した溶
液を形成し、12O−0〜1300℃で約10時間放置
した後、溶液温度を下げて900〜1000°Cに設定
する。この後先の実施例と同様にして、YBa  Cu
  O結晶を引上げる。
2 37−δ この実施例によっても先の実施例と同様、良質のYBa
  Cu  O結晶を得ることができる。
2    3  7−δ 次に、フラックスとして、Ll 2O−  B2O−3
系混合液を用いた場合を説明する。第8図は、K2OP
2O5系の相図であり、この系で適当な比を選ぶことに
より、900℃以下で液相状態が得られる。このLl。
0−B2O3混合液をフラックスとして用いて先の実施
例と同様に必要な原料を溶解した溶液を形成し、12O
−0〜1300°Cで約10時間放置した後、溶液温度
を下げて900〜1000℃に設定する。この後先の実
施例と同様にして、YBa  Cu  O結2 37−
δ 晶を引上げる。
この実施例によっても先の実施例と同様、良質のYBa
  Cu  O結晶を得ることができる。
2 37−δ 以上の実施例では、YBa  Cu  O結晶2 37
−δ を引上げる場合を説明したが、Yの代わりにYb。
Ho、Dy、Eu、Er、Tm、Luなど他の希土類元
素が入った酸化物超電導体結晶の場合にも本発明は有効
であり、また、Sc −Ba −Cu −O系、Sr 
−La −Cu−0系、更にS「をBa。
Caなどで置換した系等、他のペロブスカイト構造を有
する多元系酸化物超電導体結晶を成長させる場合にも本
発明は有効である。また実施例では結晶引上げを説明し
たが、本発明は多元系酸化物超電導体層のエピタキシャ
ル成長にも有効である。
その池水発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、アルカリ金属酸化物
を含む2元系酸化物をフラックスとするキボラス法によ
り、多元系酸化物超電導体の良質の結晶を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のY−Ba−Cu−〇系結晶
の引上げ装置を示す図、第2図は、LI BO2−Na
 BO2系の相図、第3図は、Na 2O−  B2O
−3系の相図、第4図は、K2O−v2O−.系の相図
、第5図はに2O−−82O−3系の相図、第6図は、
K2O−As2O5系の相図、第7図は、K 2O− 
 P 2O−5系の相図、第8図は、L12O−  B
2O3系の相図である。 1・・・アルミナシールド材、2・・・白金ヒータ、3
・・・白金ルツボ、4・・・支持台、5・・・支持棒、
6・・・熱電対、7・・・フラックスを含む溶液、8・
・・引上げ軸、9・・・YBa  Cu  O結晶、1
0・・・内部観察2 37−δ 用光照射窓、11・・・内部観察窓、12・・・ガス導
入バイブ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 LizO−Na2O−−BzO3 Li2O−.B2O3Na2O−−B2O−3Na2O
−B2O−3モル比(’10)第2図 Na2O−82O−3 Na2O−                    
   B2O−382O−3玉ル比 (’/、) 第3区 混廖 (°C) に2O−AS2O−S As2O−s                  3
に2O−.AS2O−5に2O−  モル片(0ん) モル)ltP2O−5 に2O−−P2O−S

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルカリ金属酸化物を含む2元系酸化物をフラッ
    クスとして用いた液相成長法により多元系酸化物超電導
    体結晶を成長させることを特徴とする酸化物超電導体結
    晶の製造方法。
  2. (2)前記多元系酸化物超電導体は、 ABa_2Cu_3O_7_−_δ(Aは、Y、Yb、
    Ho、Dy、Eu、Er、Tm、Luから選ばれた一種
    )である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電導体結
    晶の製造方法。
  3. (3)前記フラックスは、LiBO_2−NaBO_2
    系混合液である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電
    導体結晶の製造方法。
  4. (4)前記フラックスは、Na_2O−B_2O_3系
    混合液である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電導
    体結晶の製造方法。
  5. (5)前記フラックスは、K_2O−V_2O_5系混
    合液である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電導体
    結晶の製造方法。
  6. (6)前記フラックスは、K_2O−B_2O_3系混
    合液である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電導体
    結晶の製造方法。
  7. (7)前記フラックスは、K_2O−As_2O_5系
    混合液である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電導
    体結晶の製造方法。
  8. (8)前記フラックスは、K_2O−P_2O_5系混
    合液である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電導体
    結晶の製造方法。
  9. (9)前記フラックスは、Li_2O−B_2O_3系
    混合液である特許請求の範囲第1項記載の酸化物超電導
    体結晶の製造方法。
JP62304632A 1987-06-11 1987-12-03 酸化物超電導体結晶の製造方法 Expired - Lifetime JP2637123B2 (ja)

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