JPH02257525A - 酸化物超電導体の製造方法 - 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］ 本発明は、酸化物超電導体の製造方法に係り、特にクラ
ックの発生による超電導特性の低下を防止することので
きる酸化物超電導体の製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、酸化物超電導物質の開発が著しい速度で進められ
ており、Ｌａ系、Ｙ系、旧糸、ＴＩ系等の超電導物質の
利用が有力現されている。

しかしながら、これらの物質はその超電導特性に異方性
、すなわち結晶方位による特性の差が著しく、通常の合
成法によって得られた原料粉末を成型後焼結しただけで
はランダムな結晶方位のものしか得られないため、実・
用的゛レベルに達する電気的、磁気的特性が得られない
という問題がある。

上記の問題を解決する方法として、酸化物超電導物質を
溶融し、この融体を温度勾配を有する電気炉内で相対的
に移動させて結晶成長させることにより結晶の配向性を
高めることが試みられている。

また、超電導体、たとえば線状の超電導体中にフローテ
ィングゾーンを形成して溶融、凝固させることにより結
晶の配向性を高めることも試みられている。

しかしながら、前者の溶融温度勾配結晶化法では温度勾
配の設定に限界があり、熱伝導により大きな勾配を炉内
に形成することが不可能なため、結晶配向の制御が困難
であるという難点を有する。

一方、後者のフローティングゾーンによる方法において
は、液１０から安定に結晶化する相しか得られない上、
その成長速度は数印〜数１ｍｌ／ｈｒと極めて遅いとい
う難点を有する。特にこの方法においては、Ｙ−Ｂａ−
Ｃｕ−０系酸化物の場合、溶融−再結晶によって絶縁物
質であるＹ２　ＢａＣｕ０ｘ相が生成され、超電導物質
であるＹ１１ａ２　Ｃｕｌ　Ｏｘ柑が生成されないとい
う致命的な欠点を有する。

これらの難点を解決する方法として、レーザビームを使
用する方法が検討されている。この方法により酸化物超
電導物質を再結晶化または結晶化させた場合、液相から
の成長と急速な凝固により、非常に緻密な結晶が得られ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらレーザ加熱の場合、加熱による再結晶化ま
たは結晶化層と溶融しなかった部分との間で歪を生じ大
きなりラックを発生し易いという問題がある。

また非常に高温になるため基板との熱膨脹率の差、結晶
方位による熱膨脹の差あるいは酸素の出入りに伴う相転
移等によってもクラックを生ずるという問題を有する。

上記のクラックを除去する方法として、レーザ照射直後
に再加熱することが考えられるが、この方法はレーザ加
熱の利点である急激な温度勾配に基く再結晶化や結晶化
の効果を減じ、結果としてその特性を低下させる。

本発明は上記の難点を解決するためになされたもので、
レーザ照射により酸化物超電導体に発生するクラックに
起因する超電導特性の低下を防止する方法を提供するこ
とをその目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の酸化物超電導体の
製造方法は、酸化物超電導物質あるいは酸化物超電導物
質を構成する元素を含む原料物質にレーザビームを照射
して前記物質を再結晶化または結晶化させた後、その外
側に溶融、凝固により酸化物超電導物質を生成する低粘
度物質または溶液を被覆し、次いでレーザビームを照射
することにより前記被覆層を再結晶化または結晶化させ
るようにしたものである。

本発明における酸化物超電導物質としては特に限定され
ず、例えばＬａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−３ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｂ１−９ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の酸
化物を挙げることができる。

また、酸化物超電導物質を構成する元素を含む原料物質
としては、これ等の元素を含む酸化物、炭酸塩、硝酸塩
や、脂肪酸、樹脂酸、ナフテン酸等のアルカリ塩以外の
金属塩、すなわち金属石けん等を利用した成型体や基板
上に形成したコーテイング膜が用いられる。

さらに、超電導物質として、基板上に蒸着膜、スパッタ
リング、ＣＶＤ法等により形成した成膜を利用すること
もできる。

一方、レーザ照射後、再結晶化または結晶化層の外側に
被覆される低粘度物質または溶液としては、上記の酸化
物超電導物質を構成する元素を含む物質あるいは超電導
粉末を溶媒等を用いて所定の粘度を有する溶液状にして
用いる。この溶液等はクラックを十分に埋める程度に低
粘度化され、下側の再結晶化または結晶化層上に十分に
薄くコーティングされる。

本発明におけるレーザビームは、Ａｒ、ＹＡＧ　５ＣＯ
２等のＣＷ（連続）レーザによって形成され、被覆層の
レーザビーム照射は下側の酸化物超電導物質に影響を与
えないようにその出力を十分に小さくする。

例えば、ビーム径２０〜５０μ膳φ程度のものを使用し
て、ｌ−１０ｃｍ／ｓｅｃの走査速度で移動させる。

この場合走査方向に配向した結晶を得るためにツインビ
ーム、トリプルビーム、スリットビーム等を用い、走査
方向に大きな温度勾配を形成することが好ましい。

［作用］ 上記のように構成したことにより、再結晶化または結晶
化した酸化物層に発生したクラック内に低粘度物質また
は溶液が浸透してレーザ照射により再結晶化または結晶
化するため、臨界電流密度が向上するとともに、機械的
な安定性も上昇させることができる。

［実施例］ 第２図に示すように、イツトリウム安定化ジルコニア基
板１上に、２μｍの厚さにｙｎｃｏ系超電導物質２を成
膜し、出力１０ｖ１ビ一ム半径５０μ１１ビーム焦点間
距離１００μｍの２本のＹＡＧレーザビーム（ツインビ
ーム）を用いて、走査速度１０ｃｍ／ｓｅｃで照射し再
結晶化させた。このようにして得られた超電導物質２′
のａ−ｂ軸の配向性は良好であり、その臨界電流密度Ｊ
ｃの値（外部磁界ＯＴ。

７７に１以下同じ）は、１０３Ａ／ｃ−であった。しが
しながら、この酸化物層をＳＥＭで観察した結果、第３
図に示すように、微細なりラック３が多数表面に発生し
ていることが認められた。次いで、上記の酸化物超電導
体の表面に第４図に示すように、ナフテン酸イツトリウ
ム、ナフテン酸バリウム、ナフテン酸銅（Ｙ：Ｂａ：Ｃ
ｕ　＝　ｌ：２：３　）の溶液４を厚さ０．２．ｃｚａ
＋に塗布し、出力３ｖ、走査速度１０ｃ＋ｎ／ｓｅｅで
レーザビームを照射して第１図に示すように表面に結晶
化層５を形成した。その結果、臨界電流密度は１０”〜
ＩＯ’Ａ／Ｃｌ１１２に上昇した。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、酸化物超電導体に発
生しやすいクラックに基づく臨界電流密度の低下を防止
し、かつ、その機械的安定性を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により得られた超電導体の断面図
、第２図は基板上に酸化物層を成膜した状態を示す断面
図、第３図および第４図はそれぞれ成膜上に溶液を塗布
した状態およびレーザビーム照射後の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　酸化物超電導物質あるいは酸化物超電導物質を構成す
   る元素を含む原料物質にレーザビームを照射して前記物
   質を再結晶化または結晶化させた後、その外側に溶融、
   凝固により酸化物超電導物質を生成する低粘度物質また
   は溶液を被覆し、次いでレーザビームを照射することに
   より前記被覆層を再結晶化または結晶化させることを特
   徴とする酸化物超電導体の製造方法。