JPH0287421A - 酸化物超伝導体 - Google Patents
酸化物超伝導体Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔従来の技術〕
ビスマス、ストロンチウム、バリウム、銅、酸素からな
る酸化物超伝導体（以下ビスマス系酸化物超伝導体とよ
ぶ）は、高温超伝導体として知られ、Ｔｃ−８０にの低
Ｔｃ相（化学式はＢｉ、Ｓｒ ｚｃ ａ Ｃｕｚｏｓ＋
ｘｓ Ｃ軸長約３０オングストローム）と、Ｔｃへ１１
０にの高Ｔｃ相（Ｂｉ、Ｓｒ ｚＣａ ｚＣｕ ＊Ｏｌ
ｏ＋ｌｌ、Ｃ軸長約３６オングストローム）があること
がわかっている。現在、これらのビスマス系超伝導体の
薄膜化および厚膜化が研究されている。
る酸化物超伝導体（以下ビスマス系酸化物超伝導体とよ
ぶ）は、高温超伝導体として知られ、Ｔｃ−８０にの低
Ｔｃ相（化学式はＢｉ、Ｓｒ ｚｃ ａ Ｃｕｚｏｓ＋
ｘｓ Ｃ軸長約３０オングストローム）と、Ｔｃへ１１
０にの高Ｔｃ相（Ｂｉ、Ｓｒ ｚＣａ ｚＣｕ ＊Ｏｌ
ｏ＋ｌｌ、Ｃ軸長約３６オングストローム）があること
がわかっている。現在、これらのビスマス系超伝導体の
薄膜化および厚膜化が研究されている。
ビスマス系超伝導体の薄膜および厚膜の基板材料として
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶が適していることが
わかっている。しかしながら、ＭｇＯ中のマグネシウム
（Ｍｇ）イオンはその半径が超伝導体中に含まれる銅イ
オンの半径に近く、マグネシウムイオンによる銅イオン
の置換によって超伝導特性が妨げられることがあった。
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶が適していることが
わかっている。しかしながら、ＭｇＯ中のマグネシウム
（Ｍｇ）イオンはその半径が超伝導体中に含まれる銅イ
オンの半径に近く、マグネシウムイオンによる銅イオン
の置換によって超伝導特性が妨げられることがあった。
〔問題を解決する手段］
本発明人はビスマス系超伝導体と似た構造を有するＢ
ｉｔｓ ｒｔ−ｘｃａｘｏｙ （ｘ＝ｏ〜ｌ、ｙ＝３〜
４）（以下、Ｂ５Ｃ０とよぶ）に着目し、この単結晶お
よび多結晶をビスマス系超伝導体の薄膜および厚膜の基
板材料として用いることを考案した。Ｂ５Ｃ０を基板と
して用いることによる利点は以下のようにまとめられる
。
ｉｔｓ ｒｔ−ｘｃａｘｏｙ （ｘ＝ｏ〜ｌ、ｙ＝３〜
４）（以下、Ｂ５Ｃ０とよぶ）に着目し、この単結晶お
よび多結晶をビスマス系超伝導体の薄膜および厚膜の基
板材料として用いることを考案した。Ｂ５Ｃ０を基板と
して用いることによる利点は以下のようにまとめられる
。
（１）構造がビスマス系超伝導体と似ていることとａ軸
長がビスマス系超伝導体と同じ５．４オングストローム
（ビスマス系超伝導体のａ軸長も高Ｔｃ相、低Ｔｃ相と
も５．４オングストローム）であり、超伝導体膜のエピ
タキシャル成長に有利である。Ｂ５Ｃ０は第１図（ａ）
に示すように、ビスマス系超伝導体の低Ｔｃ相（第１図
（ｂ））からストロンチウム−酸素、銅−酸素、および
カルシウム−酸素の層をそれぞれ１枚ずつ抜いたもので
、そのＣ軸長は約１８オングストロームである。これは
高Ｔｃ相のＣ軸長３６オングストロームの半分であり、
実際にＢ５Ｃ０を基板として使うことによって選択的に
高Ｔｃ相がエピタキシャル成長することが確かめられる
。
長がビスマス系超伝導体と同じ５．４オングストローム
（ビスマス系超伝導体のａ軸長も高Ｔｃ相、低Ｔｃ相と
も５．４オングストローム）であり、超伝導体膜のエピ
タキシャル成長に有利である。Ｂ５Ｃ０は第１図（ａ）
に示すように、ビスマス系超伝導体の低Ｔｃ相（第１図
（ｂ））からストロンチウム−酸素、銅−酸素、および
カルシウム−酸素の層をそれぞれ１枚ずつ抜いたもので
、そのＣ軸長は約１８オングストロームである。これは
高Ｔｃ相のＣ軸長３６オングストロームの半分であり、
実際にＢ５Ｃ０を基板として使うことによって選択的に
高Ｔｃ相がエピタキシャル成長することが確かめられる
。
（２）ＢＳＣＯは構成元素がビスマス系超伝導体に含ま
れるものであるから、これを基板に用いることによる、
超伝導体の不純物による汚染がない。
れるものであるから、これを基板に用いることによる、
超伝導体の不純物による汚染がない。
このためＢ５Ｃ０を基板として用いて、エピタキシャル
成長を試みた結果、はぼ高Ｔｃ相のみからなる酸化物超
伝導体を得ることができた。以下、実施例によってより
詳細に本発明を説明する。
成長を試みた結果、はぼ高Ｔｃ相のみからなる酸化物超
伝導体を得ることができた。以下、実施例によってより
詳細に本発明を説明する。
〔実施例］
本実施例ではビスマス系酸化物超伝導体をスクリーン印
刷法によって成膜して形成する場合を示す。
刷法によって成膜して形成する場合を示す。
Ｂ５Ｃ０基板は三酸化ビスマス（ＢｉｚＯｚ）、炭酸ス
トロンチウム（Ｓ ｒ Ｃｏ、） 、炭酸カルシウム（
ＣａＣＯ：ｌ）粉末（純度はいずれも９９゜９パーセン
ト）をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ＝２：０．７：０．３の比率で
混合したものを空気中で８５０°Ｃ１１２時間仮焼成後
、直径２０ミリ、厚さ１ミリの円板状に成形し、再び空
気中、８５０°Ｃで１２時間焼成した。Ｘ線回折法より
、はぼ単相のＢ５Ｃ０（多結晶体）が得られたことが確
認された。
トロンチウム（Ｓ ｒ Ｃｏ、） 、炭酸カルシウム（
ＣａＣＯ：ｌ）粉末（純度はいずれも９９゜９パーセン
ト）をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ＝２：０．７：０．３の比率で
混合したものを空気中で８５０°Ｃ１１２時間仮焼成後
、直径２０ミリ、厚さ１ミリの円板状に成形し、再び空
気中、８５０°Ｃで１２時間焼成した。Ｘ線回折法より
、はぼ単相のＢ５Ｃ０（多結晶体）が得られたことが確
認された。
スクリーン印刷に用いられたビスマス系酸化物超伝導体
粉末は、三酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）、炭酸ストロン
チウム（Ｓ ｒ Ｃ０１） 、炭酸カルシウム（Ｃａ
Ｃ０３） 、酸化銅（ＣｕＯ）粉末（いずれも純度９９
．９パーセント）を用いて作成された。すなわち、これ
らの原料粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：２
：３ （モル比）で混合し、空気中、８００°Ｃで１２
時間焼成した後、粉砕して得られた。得られた粉末の粒
径は１〜５ミクロンであった。粉末は、適量のエタノー
ル中で混合され、Ｂ５Ｃ０基板上にスクリーン印刷法に
よって約５０μｍの厚さに塗布された。このようにして
形成されたビスマス系酸化物超伝導体のスクリーン印刷
膜は、乾燥後、空気中８８０°Ｃで３０分加熱された後
、１時間に６０°Ｃの冷却速度で室温まで冷却された。
粉末は、三酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）、炭酸ストロン
チウム（Ｓ ｒ Ｃ０１） 、炭酸カルシウム（Ｃａ
Ｃ０３） 、酸化銅（ＣｕＯ）粉末（いずれも純度９９
．９パーセント）を用いて作成された。すなわち、これ
らの原料粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：２
：３ （モル比）で混合し、空気中、８００°Ｃで１２
時間焼成した後、粉砕して得られた。得られた粉末の粒
径は１〜５ミクロンであった。粉末は、適量のエタノー
ル中で混合され、Ｂ５Ｃ０基板上にスクリーン印刷法に
よって約５０μｍの厚さに塗布された。このようにして
形成されたビスマス系酸化物超伝導体のスクリーン印刷
膜は、乾燥後、空気中８８０°Ｃで３０分加熱された後
、１時間に６０°Ｃの冷却速度で室温まで冷却された。
得られた膜の厚さは約３０ミクロンであった。Ｘ線回折
法から膜は主として高Ｔｃ相から成っていることが認め
られた。また第２図に示されるようにこの膜は１００Ｋ
でゼロ抵抗を示し、液体窒素温度での臨界電流密度は、
約１万Ａ／ｃｍ２であった。この値は厚膜としては十分
大きな値である。これは、下地基板であるＢ５Ｃ０によ
って大部分を高Ｔｃ相が占めていることと、形成された
ビスマス系酸化物超伝導体の下地基板を構成する元素が
、ビスマス系酸化超伝導体材料を構成する元素と同一で
あるため基板から混入する不純物によって、汚染されて
いないことが理由として考えられる。
法から膜は主として高Ｔｃ相から成っていることが認め
られた。また第２図に示されるようにこの膜は１００Ｋ
でゼロ抵抗を示し、液体窒素温度での臨界電流密度は、
約１万Ａ／ｃｍ２であった。この値は厚膜としては十分
大きな値である。これは、下地基板であるＢ５Ｃ０によ
って大部分を高Ｔｃ相が占めていることと、形成された
ビスマス系酸化物超伝導体の下地基板を構成する元素が
、ビスマス系酸化超伝導体材料を構成する元素と同一で
あるため基板から混入する不純物によって、汚染されて
いないことが理由として考えられる。
本実施例において酸化物超伝導体はスクリーン印刷法に
より形成したが、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応
性蒸着法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、スプレィパ
イロリシス法等、通常、酸化物超伝導体の成膜に用いら
れる方法によって形成させても本実施例と同様の効果を
得ることができた。
より形成したが、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応
性蒸着法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、スプレィパ
イロリシス法等、通常、酸化物超伝導体の成膜に用いら
れる方法によって形成させても本実施例と同様の効果を
得ることができた。
〔効果〕
実施例に示したように、スクリーン印刷法又はその他の
という簡便な方法によって、実用上、十分な臨界電流密
度を持つ厚膜が得られた。厚さがミクロンオーダーの薄
膜においても、もちろん同様な、あるいはそれ以上の効
果が期待できる。又、基板から混入する不純物によって
超伝導体が汚染されていないので長期の信顛性が向上し
た。
という簡便な方法によって、実用上、十分な臨界電流密
度を持つ厚膜が得られた。厚さがミクロンオーダーの薄
膜においても、もちろん同様な、あるいはそれ以上の効
果が期待できる。又、基板から混入する不純物によって
超伝導体が汚染されていないので長期の信顛性が向上し
た。
本発明は超伝導マイクロデバイスや超伝導マグネット、
超伝導電力輸送・電力貯蔵等に応用できることは明らか
であり、本発明は工業上有益である。
超伝導電力輸送・電力貯蔵等に応用できることは明らか
であり、本発明は工業上有益である。
第１図 Ｂ５Ｃ０およびビスマス系超伝導体の構造。
（ａ）ＢＳＣＯ
（ｂ）ビスマス系超伝導体（低Ｔｃ相）（Ｃ）ビスマス
系超伝導体（高Ｔｃ相）第２図 スクリーン印刷法によ
って、Ｂ５Ｃ０多結晶基板上に形成したビスマス系酸化
物超伝導体膜の抵抗−温度曲線
系超伝導体（高Ｔｃ相）第２図 スクリーン印刷法によ
って、Ｂ５Ｃ０多結晶基板上に形成したビスマス系酸化
物超伝導体膜の抵抗−温度曲線
Claims (1)
- １、ビスマス、ストロンチウム、カルシウム、銅、酸素
から成り一般式Ｂｉ＿２Ｓｒ＿２Ｃａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿
１＿０＿＋＿ｘまたはＢｉ＿２Ｓｒ＿２ＣａＣｕ＿２Ｏ
＿６＿＋＿ｘで表されるビスマス層状酸化物超伝導体が
一般式Ｂｉ＿２Ｓｒ＿１＿−＿ｘＣａ＿ｘＯ＿ｙ（ｘ＝
０〜１、ｙ＝３〜４）で示され、前記酸化物超伝導体と
同じａ軸長を持つビスマス層状の酸化物の多結晶又は単
結晶基板上に設けられていることを特徴とする酸化物超
伝導体
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63239257A JPH0287421A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 酸化物超伝導体 |
| US07/406,056 US5175141A (en) | 1988-09-22 | 1989-09-12 | Superconducting ceramic film structure and manufacturing method for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63239257A JPH0287421A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 酸化物超伝導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0287421A true JPH0287421A (ja) | 1990-03-28 |
Family
ID=17042073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63239257A Pending JPH0287421A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 酸化物超伝導体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5175141A (ja) |
| JP (1) | JPH0287421A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0456963B1 (en) * | 1990-05-18 | 1996-01-17 | International Business Machines Corporation | Superconducting multilayer ceramic substrate |
| CN101811889B (zh) * | 2010-04-27 | 2012-07-25 | 济南大学 | 一种镧系元素掺杂的钛酸铋薄膜及其制备方法 |
-
1988
- 1988-09-22 JP JP63239257A patent/JPH0287421A/ja active Pending
-
1989
- 1989-09-12 US US07/406,056 patent/US5175141A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5175141A (en) | 1992-12-29 |
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