JPH02103810A - 積層超電導皮膜 - Google Patents
積層超電導皮膜Info
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- JPH02103810A JPH02103810A JP63253908A JP25390888A JPH02103810A JP H02103810 A JPH02103810 A JP H02103810A JP 63253908 A JP63253908 A JP 63253908A JP 25390888 A JP25390888 A JP 25390888A JP H02103810 A JPH02103810 A JP H02103810A
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- superconducting film
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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]
本発明は、セラミック系超電導物特にペロブスカイト系
超電導物であり、基板並に雰囲気との反応を抑制した積
層超電導皮膜に関するものである。
超電導物であり、基板並に雰囲気との反応を抑制した積
層超電導皮膜に関するものである。
[従来の技術]
超電導材料は、既に高エネルギー粒子加速器、医療診断
用MRT−CT物性研究装置等において、超電導マグネ
ットの形で実用比されている。
用MRT−CT物性研究装置等において、超電導マグネ
ットの形で実用比されている。
また、発電機、エネルギーの貯蔵や変換、リニアモータ
ーカー、資源回収用磁気分離装置、核融合炉、送電ケー
ブル、磁気シールド材等への応用、さらには、ジョセフ
ソン効果を用いた超電導素子は、超高速コンピューター
、赤外線検出器、低雑音の増幅器等への応用が期待され
ており、これらが本格的に実用化された場合の産業的、
社会的インパクトの大きさは測り難いものがある。
ーカー、資源回収用磁気分離装置、核融合炉、送電ケー
ブル、磁気シールド材等への応用、さらには、ジョセフ
ソン効果を用いた超電導素子は、超高速コンピューター
、赤外線検出器、低雑音の増幅器等への応用が期待され
ており、これらが本格的に実用化された場合の産業的、
社会的インパクトの大きさは測り難いものがある。
最近、開発されたセラミック系超電導物特にペロブスカ
イト系超電導物が注目を浴びている。
イト系超電導物が注目を浴びている。
18Mチューリッヒ研究所のベドノルッ博士とミューラ
ー博士は、Ba −La −Cu〜0系化合物の超電導
性についての研究結果を開示している。
ー博士は、Ba −La −Cu〜0系化合物の超電導
性についての研究結果を開示している。
即ち、BaLaCu −を作り540−1040℃x
5−X 5(3y) の酸素雰囲気で処理した結果、約35Kから超電導の開
始が見られ、13にで完全な超電導体となる。
5−X 5(3y) の酸素雰囲気で処理した結果、約35Kから超電導の開
始が見られ、13にで完全な超電導体となる。
そして常電導−超電導転移がシャープでない理由として
、合成した試料が純粋のペロブスカイトではなく、この
ため超電導の通路が狭くて一挙に超電導状態にならない
が、温度が低下するに従い通路か広がり徐々に超電導が
強くなると述べている。
、合成した試料が純粋のペロブスカイトではなく、この
ため超電導の通路が狭くて一挙に超電導状態にならない
が、温度が低下するに従い通路か広がり徐々に超電導が
強くなると述べている。
以上の発表以来、酸化物系超伝導材料の開発競争に拍車
がかかり、1988年にはT。40にであったものが、
1987年の初には、早くもT。77にの液体窒素温度
を越えるY −Ba −Cu−0系超伝導材料が開発さ
れ、T は約93Kに達した。
がかかり、1988年にはT。40にであったものが、
1987年の初には、早くもT。77にの液体窒素温度
を越えるY −Ba −Cu−0系超伝導材料が開発さ
れ、T は約93Kに達した。
今迄に発見されている酸化物超伝導体は、はぼ三つのカ
テゴリーに分類される。
テゴリーに分類される。
最初は前述のベドノルツ博士とミューラー博十〇) L
at−ベースとした層状ペロブスカイト型化合物、次に
ヒユーストン大学のチュー博士の発見したBa−Yをベ
ースとした酸素欠損ペロブスカイト型化合物、及び化合
物のYを他のランタノイドに置換した同様の物性を示す
化合物である。
at−ベースとした層状ペロブスカイト型化合物、次に
ヒユーストン大学のチュー博士の発見したBa−Yをベ
ースとした酸素欠損ペロブスカイト型化合物、及び化合
物のYを他のランタノイドに置換した同様の物性を示す
化合物である。
T は前者が30〜80K 、後者は90〜100にて
ある、三つ目は余り再現性あるデータが得られていない
。
ある、三つ目は余り再現性あるデータが得られていない
。
さらに、その後も精力的な開発が続けられており、今の
ところ安定性等に問題はあるものの、室温で超電導現象
を示す超電導材料の開発も報告されている。
ところ安定性等に問題はあるものの、室温で超電導現象
を示す超電導材料の開発も報告されている。
液体窒素温度で使用可能な高温超電導材料の発見は、前
述の応用分野への期待度をますます高めるものであるが
、実際の応用化に当たっては、超電導材の加工上の問題
の他、臨界電流密度J をいかにして高くできるかが問
題となる。
述の応用分野への期待度をますます高めるものであるが
、実際の応用化に当たっては、超電導材の加工上の問題
の他、臨界電流密度J をいかにして高くできるかが問
題となる。
J を高くするには、例えば、超電導材が、基板とこの
基板上に形成した、超電導物質からなる超電導皮膜とか
ら構成される場合、超電導皮膜を緻密にし、且つ超電導
皮膜を超電導相単相からなるものとする必要がある。
基板上に形成した、超電導物質からなる超電導皮膜とか
ら構成される場合、超電導皮膜を緻密にし、且つ超電導
皮膜を超電導相単相からなるものとする必要がある。
しかし、従来実施されている粉末焼結法、即ち、原料粉
末を所定組成比に混合し、850〜950℃の温度で焼
成する方法では、超電導皮膜に空孔が残存して、超電導
皮膜を緻密にすることが困難であり、しかも、固相中の
反応で超電導相が生ずるために、超電導皮膜を超電導相
単相にすることが困難である。
末を所定組成比に混合し、850〜950℃の温度で焼
成する方法では、超電導皮膜に空孔が残存して、超電導
皮膜を緻密にすることが困難であり、しかも、固相中の
反応で超電導相が生ずるために、超電導皮膜を超電導相
単相にすることが困難である。
また、上記超電導物質の組成を、例えば、Y−Ba −
Cu −0系で、Y:Ba:Cu−1:2:3 (モル
比)とし、この融液を単に凝固させた場合には、超電導
物質は、溶融後他の相に分解して溶融する不一致溶融を
するために、超電導皮膜を超電導相単相にすることが出
来ない。
Cu −0系で、Y:Ba:Cu−1:2:3 (モル
比)とし、この融液を単に凝固させた場合には、超電導
物質は、溶融後他の相に分解して溶融する不一致溶融を
するために、超電導皮膜を超電導相単相にすることが出
来ない。
さらに、上記超電導物質、 YBa、、 Cu30xは
、斜方晶構造であるが、結晶のab面方向とC軸方向と
ではJ の値は、C軸方向に比べて100倍以上高い。
、斜方晶構造であるが、結晶のab面方向とC軸方向と
ではJ の値は、C軸方向に比べて100倍以上高い。
従って、J の値を高くするには、超電導皮膜を緻密に
し、且つ超電導相単相にするだけでなく、超電導皮膜の
結晶の方向も、電流を流す方向に、ab面方向を全て揃
える必要がある。
し、且つ超電導相単相にするだけでなく、超電導皮膜の
結晶の方向も、電流を流す方向に、ab面方向を全て揃
える必要がある。
このために、本出願人等は、先に特願昭83−8559
7号(出願日昭和63年4月 7日)にて、基材上に超
電導物質を溶射して、基材上に第1層を形成し、次いで
、前記第1層と同一成分元素からなり、溶融後冷却した
ときに初晶として前記第1層を構成する超電導物質と同
一の成分組成からなる超電導物質の結晶が析出する組成
を有し、且つ超電導物質の融点より低い融点を有する物
質を、前記第1層上に溶射して、前記第1層上に第2層
を形成し、次いでこのように調製した、前記基材と前記
第1層と第2層からなる超電導素材を前記第1層の融点
以下で且つ前記第2層の融点以上の温度に酸素雰囲気中
において加熱し、次いで前記超電導素材を、前記基材側
から冷却することからなることを特徴とする超電導材の
製造方法を出願した。
7号(出願日昭和63年4月 7日)にて、基材上に超
電導物質を溶射して、基材上に第1層を形成し、次いで
、前記第1層と同一成分元素からなり、溶融後冷却した
ときに初晶として前記第1層を構成する超電導物質と同
一の成分組成からなる超電導物質の結晶が析出する組成
を有し、且つ超電導物質の融点より低い融点を有する物
質を、前記第1層上に溶射して、前記第1層上に第2層
を形成し、次いでこのように調製した、前記基材と前記
第1層と第2層からなる超電導素材を前記第1層の融点
以下で且つ前記第2層の融点以上の温度に酸素雰囲気中
において加熱し、次いで前記超電導素材を、前記基材側
から冷却することからなることを特徴とする超電導材の
製造方法を出願した。
[発明が解決しようとする課題]
しかし、Y −Ba −Cu −0系超伝導材料を使用
するに当たっては、次のような問題がある。
するに当たっては、次のような問題がある。
1 ) YBa2Cu307−xの皮膜を、形成プロセ
ス、溶射、スクリーン印刷等により基板上に形成する際
、700〜1000℃の熱処理が必要である。
ス、溶射、スクリーン印刷等により基板上に形成する際
、700〜1000℃の熱処理が必要である。
この場合基板との反応し変化して、その超伝導特性が劣
化する。
化する。
2 ) Y Ba2Cus 、0□−エの皮膜は、雰囲
気中の水分、二酸化炭素等と反応し変化して、その超伝
導特性が劣化する。
気中の水分、二酸化炭素等と反応し変化して、その超伝
導特性が劣化する。
本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので
ある。
ある。
この発明は以上述べた超伝導特性の劣化を防止する積層
超電導膜を提供することを目的とするものである。
超電導膜を提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段]
以上の課題を解決するために、本発明者等は、先に出願
した超電導材の製造方法をさらに改良し次に述べるよう
な発明を行った。
した超電導材の製造方法をさらに改良し次に述べるよう
な発明を行った。
即ち本発明は、基板と超電導層との反応を防止するため
に設けられたLn2BaCuOxからなる第1層と、超
電導層LnBa2Cu307−xからなる第2層と、B
aCu OとCuOとLnBa Cu Oとの混合
2 2 3 7−x物か
らなる第3層を積層して成ることを特徴とする積層超電
導皮膜である。
に設けられたLn2BaCuOxからなる第1層と、超
電導層LnBa2Cu307−xからなる第2層と、B
aCu OとCuOとLnBa Cu Oとの混合
2 2 3 7−x物か
らなる第3層を積層して成ることを特徴とする積層超電
導皮膜である。
なお、上記本発明におけるLnは、Y及びランタノイド
族元素を呼称するものとする。
族元素を呼称するものとする。
[作用コ
本発明の積層超電導皮膜は、Ln2BaCuOxなる第
1層を基板と第2層のLnBa Cu Oとの間2
3 7−x に設けたので、基板と熱処理における酸化反応が防止出
来る。
1層を基板と第2層のLnBa Cu Oとの間2
3 7−x に設けたので、基板と熱処理における酸化反応が防止出
来る。
また第2層のLnBa2Cua O7−xの外側に、B
aCu0 とCuOとLnBa Cu Oとの混合
物からな2 2 3 7−x る第3層を形成したので、雰囲気との反応を防止するこ
とが出来る。
aCu0 とCuOとLnBa Cu Oとの混合
物からな2 2 3 7−x る第3層を形成したので、雰囲気との反応を防止するこ
とが出来る。
さらに、これらの反応防止層の第1層及び第3層は、共
に構成元素が超電導層である第2層と同じであるため、
熱処理等の製造工程において、元素の拡散があっても、
超伝導特性を阻害しない。
に構成元素が超電導層である第2層と同じであるため、
熱処理等の製造工程において、元素の拡散があっても、
超伝導特性を阻害しない。
またLn2BaCuOx(第1層)は、融点約1000
℃のLnBa Cu O(第2層)よりも高い融点
約2 8 7−x 1260℃を持つので熱処理中に溶融することはない。
℃のLnBa Cu O(第2層)よりも高い融点
約2 8 7−x 1260℃を持つので熱処理中に溶融することはない。
さらにLnBa Cu O(第2層)は、Ba:C
u2 3 7−x −約1:2で16〜1%程度のLnを含むLn −Ba
−Cu −O系の融液と10008C〜900℃の温
度で平衡する。
u2 3 7−x −約1:2で16〜1%程度のLnを含むLn −Ba
−Cu −O系の融液と10008C〜900℃の温
度で平衡する。
(共存することができる。)
この融液を凝固すると、BaCuO2とCuOとLnB
a2Cu Oとの混合物からなる3層になる。
a2Cu Oとの混合物からなる3層になる。
7−x
このため3層は溶融することにより緻密になり保護皮膜
として優れた超伝導皮膜となる。
として優れた超伝導皮膜となる。
次に本発明の実施例について述べる。
[実施例〕
図に基づいて本発明の実施態様例について説明する。
図は本発明の積層超電導皮膜の構成を示す模式図におい
て、1は旧からなる基板、2はLn2 BaCuOとし
て、Y 2 BaCu Oxを用いた第1層で約20−
の厚さ、3はY Ba2Cua o 7−xからなる超
電導層の第2層で約80μmの厚さ、4はBa Cu
O2とCuOとYBa Cu Oとの混合物からな
る第32 3 7−x 層で約20μmの厚さで、その混合比率はモル比で、B
aCuO:CuO:YBa Cu O−約20:1
0:12 2 8 7−x である。
て、1は旧からなる基板、2はLn2 BaCuOとし
て、Y 2 BaCu Oxを用いた第1層で約20−
の厚さ、3はY Ba2Cua o 7−xからなる超
電導層の第2層で約80μmの厚さ、4はBa Cu
O2とCuOとYBa Cu Oとの混合物からな
る第32 3 7−x 層で約20μmの厚さで、その混合比率はモル比で、B
aCuO:CuO:YBa Cu O−約20:1
0:12 2 8 7−x である。
尚、本実施例ではLnとしてYを採用した。
図示するような、積層超電導皮膜をプラズマ溶射で形成
し、酸素中で900℃で1時間の予備熱処理の後、98
0℃に5分間保持し、BaCuO2とCuOとYBa2
Cu3O7−xとの混合物からなる第3層の4を溶融さ
せ、その後徐冷(2℃/分)し第3層の4を完全に溶融
し表面を覆った。
し、酸素中で900℃で1時間の予備熱処理の後、98
0℃に5分間保持し、BaCuO2とCuOとYBa2
Cu3O7−xとの混合物からなる第3層の4を溶融さ
せ、その後徐冷(2℃/分)し第3層の4を完全に溶融
し表面を覆った。
この積層超電導体をEPMAで元素分析した結果、基板
1のNiの拡散はY2BaCuOxの第1層の2にとど
まっており、YBa2Cu3O7−xからなる第2層の
3に及んでいない。
1のNiの拡散はY2BaCuOxの第1層の2にとど
まっており、YBa2Cu3O7−xからなる第2層の
3に及んでいない。
湿度90%、温度80℃の雰囲気中に5ケ月間置いたが
、皮膜の超電導特性は全く劣化しなかった。
、皮膜の超電導特性は全く劣化しなかった。
なお、本実施例においては、基板1にN1を用いたが、
Co、 Cuなどの他の基板も用いることは出来る。
Co、 Cuなどの他の基板も用いることは出来る。
また、本実施例において、Ln −Ba −Cu −0
系の酸素欠損型ペロブスカイトの超電導化合物として、
YBa2Cu3O7−xからなる超電導層を用いたが、
この化合物のYを、他のランタノイド族元素La。
系の酸素欠損型ペロブスカイトの超電導化合物として、
YBa2Cu3O7−xからなる超電導層を用いたが、
この化合物のYを、他のランタノイド族元素La。
Ce、Pr、 Nd+ PIl、 Ss、 I!u、
Gd、Tb、Dy+ llo、 Er。
Gd、Tb、Dy+ llo、 Er。
TII、 Yb、 Luで置き換えたLnBa Cu
Oも同様2 3 7−x な効果を得ることが出来ることは勿論である。
Oも同様2 3 7−x な効果を得ることが出来ることは勿論である。
[発明の効果]
以上述べた本発明の積層超電導皮膜は、酸素欠損型ペロ
ブスカイトのLn2BaCuOxからなる第1層を、基
板と第2層のLnBa Cu Oとの間に2
3 7−x 設けたので、基板と熱処理における酸化反応が防止出来
、また第2層の1.nBa2Cu307−xの外側に、
BaCu OとCuOとLnBa2Cu307−xの混
合物からなる第3層を形成したので、雰囲気との反応を
防止することが出来ので、超電導特性が劣化しない効果
を奏するものである。
ブスカイトのLn2BaCuOxからなる第1層を、基
板と第2層のLnBa Cu Oとの間に2
3 7−x 設けたので、基板と熱処理における酸化反応が防止出来
、また第2層の1.nBa2Cu307−xの外側に、
BaCu OとCuOとLnBa2Cu307−xの混
合物からなる第3層を形成したので、雰囲気との反応を
防止することが出来ので、超電導特性が劣化しない効果
を奏するものである。
図は本発明の積層超電導皮膜の構成を示す模式図におい
て、l+Niからなる基板、’2:Y2BaCu Oか
らなる第1層、 3 : YBa2Cu3O7−xから
なる超電導皮膜の第2層、4 : BaCuO2とCu
OとYBa2Cu307−8の混合物からなる第3層。
て、l+Niからなる基板、’2:Y2BaCu Oか
らなる第1層、 3 : YBa2Cu3O7−xから
なる超電導皮膜の第2層、4 : BaCuO2とCu
OとYBa2Cu307−8の混合物からなる第3層。
Claims (1)
- 基板と超電導層との反応を防止するために設けられたL
n_2BaCuO_xからなる第1層と、超電導層Ln
Ba_2Cu_3O_7_−_xからなる第2層と、B
aCuO_2とCuOとLnBa_2Cu_3O_7_
−_xとの混合物からなる第3層を積層して成ることを
特徴とする積層超電導皮膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253908A JPH02103810A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 積層超電導皮膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253908A JPH02103810A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 積層超電導皮膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02103810A true JPH02103810A (ja) | 1990-04-16 |
Family
ID=17257729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63253908A Pending JPH02103810A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 積層超電導皮膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02103810A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05201729A (ja) * | 1991-08-31 | 1993-08-10 | Samsung Electro Mech Co Ltd | イットリウム系超伝導体の製造方法 |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP63253908A patent/JPH02103810A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05201729A (ja) * | 1991-08-31 | 1993-08-10 | Samsung Electro Mech Co Ltd | イットリウム系超伝導体の製造方法 |
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