JPH04114915A - 超電導体 - Google Patents

超電導体

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JPH04114915A
JPH04114915A JP2232167A JP23216790A JPH04114915A JP H04114915 A JPH04114915 A JP H04114915A JP 2232167 A JP2232167 A JP 2232167A JP 23216790 A JP23216790 A JP 23216790A JP H04114915 A JPH04114915 A JP H04114915A
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JP
Japan
Prior art keywords
superconductor
element selected
blocking layer
type
oxygen
Prior art date
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Pending
Application number
JP2232167A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Nobumasa
均 信正
Kazuharu Shimizu
一治 清水
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH04114915A publication Critical patent/JPH04114915A/ja
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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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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、核融合炉、電磁流体発電機、加速器、回転
電気機器(電動機や発電機など)、磁気分離機、磁気浮
上列車、磁気浮上自動車、磁気浮上エレベータ、核磁気
共鳴断層撮影診断装置、磁気推進船、電子ビーム露光装
置、単結晶製造装置、各種実験装置などのマグネットコ
イル用材料として適し、また、送電線、電気エネルギー
貯蔵器、変圧器、整流器などの電力損失が問題になる用
途に適し、さらに、ジョセフソン素子、5QUTD素子
、超電導トランジスタ、超電導マイクロ波立体回路など
の各種素子として適し、さらにまた、赤外線探知材料、
磁気遮蔽材料などの各種機能材料として適した超電導体
に関する。
〈従来の技術〉 従来、結晶構造が異なる20種類はどの銅複合酸化物超
電導体が見出されている。これらの超電導体の結晶構造
をさらに細分化してみると、結晶構造の繰り返し単位が
CuO□層とそれ以外のものとに分類できる。さらに、
CuO2層以外のものは、”Physica  XC1
67、第515頁(1990)で説明されているように
、CuO2層に垂直な方向(C軸方向)の層の厚みによ
ってブロッキング層とメゾイエ−ティング層とに分類で
きる。そうして、ブロッキング層には、それを構成する
構造や主たる組成の相異により、La2o2型、B a
 O/ Cu O/ B a O型、B a O/ C
u O/ Cu O/ B a O型、SrO/B 1
202/S ro型、B a O/ T 1202 /
 B a OもしくはBaO/ T ] O/ B a
 O型、SrO/PbO−CuPbO/SrO型、S 
ro/ (Pb、Cu)O/SrOもしくはS rO/
 (Pb、  S r) 0/S ro型、Ln2O3
型(LnはNd、Sm、EuおよびGdから選ばれた元
素)の8種類の型が存在する。
さて、従来の銅複合酸化物超電導体のCuO2平面に平
行な方向の格子定数(a軸長またはb軸長)を調べてみ
ると、ブロッキング層の種類によって異なっている。C
uO2平面に平行な方向の結晶の大きさを、CuO2平
面内のCuとそれに最も接近しているOとの距離で表す
と、1.89〜1.97への範囲で分布している。
ところで、銅複合酸化物超電導体を利用するとき、超電
導転移温度の異なる超電導体を一体にして使用できれば
便利である。たとえば、各種の素子やセンサーを構成す
る場合、超電導転移温度の異なるものを層状に一体化配
置できれば、新しい効果が期待できる。しかしながら、
異なる型のブロッキング層をもつ超電導体の共用は、C
uO2平面に平行な方向の結晶の大きさの不整合性や、
製作時における、一方の超電導体から他方の超電導体へ
の構成元素の拡散などがあってなかなか難しい。そこで
、同じ種類の型のブロッキング層を含み、しかも、超電
導転移温度が異なる複数種類の超電導体を得ることが望
まれている。
たとえば、La185Sro、15Cu104超電導体
とLa16S ro、4 Ca1Cu、、06超電導体
は、同じ種類の型(La202型)のブロッキング層も
っているので、共用は容易である。そうして、超電導転
移温度は、それぞれ35に、60にで、上述した希望に
よく合う。しかしながら、ただ2種類では利用範囲が限
られてしまう。
〈発明が解決しようとする課題〉 この発明の目的は、Lal、B5S ro、l5cul
 O4超電導体やLa1,6 S ro4Cal C1
1206超電導体と同じ種類の型(La20□型)のブ
ロッキング層を含み、これらとの整合性がよいばかりか
、これらとは超電導転移温度が異なる銅複合酸化物超電
導体を提供するにある。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、下記一般式で
表される超電導体を提供する。
(α+−pβ11)2−0 (71−rδ、) 2+Q C1130sただし、 α:LaおよびPbから選ばれた元素 β:BaおよびSrから選ばれた元素 γ:CaおよびSrから選ばれた元素 δ: YXNd、Sm、Eu、Gd、Dy。
Ho、E r、Tm、YbおよびLuから選ばれた元素 0<p≦0.75 0≦q<Q、  2 0≦r<0. 5 7、 9<s<8. 5 この発明において、α、β、γ、δは、それぞれただ1
種を選択してもよく、2種以上を選択しでもよい。
この発明の超電導体は、図面に示すような結晶構造を有
し、元素α、βと酸素とで形成されるしa202型のブ
ロッキング層を有している。
さて、この発明の超電導体は、構造が理想的に実現され
たとき、一般式におけるSは8.0となるが、通常は酸
素量の過不足があるため、7.9<s<8.5という組
成範囲が許される。pについては、BaおよびSrの固
溶限界から、0<p≦0.75なる制限が加わる。
この発明の超電導体は、電荷が正孔(ホール)で与えら
れる。このように電荷が正孔で与えられるとき、従来の
銅複合酸化物超電導体と同じく、正孔濃度がCu1個あ
たり0.01以上、0. 5以下のときに超電導体とな
る。そうして、Cu1個あたりの正孔濃度は、−(3X
 (]、−1)) +2Xp) X (2−q) /3
−(2x (1−r) +3Xr) X (2+q)/
3+2Xs/3−2で与、えられるから、2.OL<−
(3x (1−p)+2Xp) X (2−q) /3
−(2X (:I−−r) +3Xr) X (2+q
)/3+2Xs/3<2.50でなくてはならない。好
ましくは、2.10<(3x (1−p) +2xp)
X (2−q)/3(2X (1−r) +3xr) 
X (2+q) /3+2xs/3<2.30である。
ただし、各元素の価数は、L aは+3価、Ba、、S
r、Caは+2価、YXNd、Sm、Eu、Gd、Dy
、Ho。
Er、Tm、Tb、Luは+3価とした。また、Pbは
+2価さ+4価をとり得るので、+2価と」−4価の混
合価数と考え、平均して+3価とした。
なお、2.01.<〜(3×(:1.  p)+2X1
))X (2Q) /3  (2X (1−r) +3
Xr)X (2+q)/3+2Xs/3<2.50なる
制限を容易に満たすためには、Sは構造が理想的に実現
されたときの値よりも大きいほうがよい。
元素δは、図面に示すように、それが存在する面(ab
面)内に酸素が存在できないようにするために、イオン
半径が約1100pと小さくなければならない。この条
件から、元素δは、Y、Nd。
Sm、EuXGd、Dy、Ho、%E r、TmXYb
およびLuから選ばれなければならないが、構造をより
安定にするためには、Y 、、D y XHO%Er、
Ybであるのが好ましい。また、元素δの固溶限界から
、0≦r<Q、5なる制限が加わる。
さらに、qには、図面に示す構造を安定にするために、
0≦q<Q、2なる制限が加えられる。
この発明の超電導体の結晶構造の格子定数は、元素α、
β、γ、δの種類や酸素含有量(S)にもよるが、およ
そ3.8人(a軸長およびb軸長)で、これをCuO2
平面内のCuとそれに最も接近しているOとの距離で表
すと1.9人となる。
これは、L a 1. B5S r o、 15Cu 
104やL a 16Sro4Ca1Cu206の場合
とほぼ同じであり、これらの超電導体との整合性がよい
。また、格子定数のC軸長は約23Aであり、繰り返し
単位のC軸長は格子定数のC軸長の1/2で、約11〜
12Aである。
この発明の超電導体は、テープ状、線状、繊維状、シー
ト状など、いろいろな形態にして用いることができる。
また、炭素繊維や、セラミックスや金、銀などの金属か
らなる補強線材上に形成して用いることもできる。また
、銀シースなどの補強用の中空材料に詰めて用いること
もできる。さらにまた、銅などのマトリクスを用いて多
芯線構造の超電導線材とすることもできる。また、51
1Mg0.LaGaO3、LaAlO3,5rTi03
などの基板上に薄膜として形成し、いろいろな素子とし
て、あるいは、L S Iの配線として用いることがで
きる。
この発明の超電導体は、ペルティエ効果などを利用した
冷凍機と併せて使用すれば、扱いが簡便になる。
この発明の超電導体は、いろいろな方法にょって製造す
ることができる。
たとえば、よく知られた粉末混合法によることができる
。また、電子ビーム蒸着法やレーザー蒸着法などの各種
蒸着法によったり、マグネトロンスパッタ法などの各種
スパッタ法によったり、ハロゲン化物や有機金属などを
用いる化学的気相成長法によったり、硝酸塩や有機酸な
どを用いる霧化法によったり、アルコキシドなどを用い
る塗布法によったりすることができる。
なお、この発明の超電導体は、酸素欠損を生じやすく、
結晶中の電荷担体、すなわち、正孔の数が減ってしまう
ので、焼成後、1〜400気圧の酸素分圧下で熱処理す
るのが好ましい。
〈実 施 例〉 実施例1 L、a2 (CO3)3・xH2O,PbO,BaCO
3、CaCO3、Y2O3、cuoの各粉末をLa :
Pb :Ba :Ca :Y:Cuが0.に〇、6:1
.3+1.2:0.8:3.0になるように秤量し、P
bOを除く粉末をメノウ乳鉢で粉砕、混合した後、AI
。03の容器に入れ、空気中にて900℃で12時間仮
焼した。しかる後、再びメノウ乳鉢で粉砕し、PbO粉
末を加え、混合し、ペレット状に成形し、酸素分圧が0
. 1気圧以下の雰囲気下で900°Cにて3日間焼成
した後、急冷した。このようにして得られたペレットを
さらに200気圧の酸素分圧の酸素−アルゴン混合ガス
雰囲気下で750℃にて4時間熱処理した後、徐冷した
。
得られたペレットの一部を粉砕し、粉末X線回折法を使
用して解析したところ、図面に示す結晶構造であること
が確認された。また、この時格子定数を求めたところ、
a=3.82A、c=22゜7八であった。このa軸長
を、CuO2平面内のCuとそれに最も接近しているO
との距離で表すと1.91人になり、従来のL a 1
.85s r 0.15cu104やLa、6Sro、
、、Ca、Cu206の場合とほぼ同じであり、これら
との整合性に優れている。
また、組成は(Lao、o、P I)o3Ba0.65
) 2]−1゜ o  (Ca0.6 Yo、4 ) 2.OC1130
g、2で、超電導転移温度は65にであった。
実施例2 La2 (CO3)3・xH2O,、PbO,、、Ba
CO3、SrCO3、CaCO3、Er2O3、CuO
の各粉末をLa :Pb :Ba :Sr :Ca :
Er:Cuが0.195:0.683:0.975:0
.20:1.oa:o、923:3.0になるように秤
量し、PbOを除く粉末をメノウ乳鉢で粉砕、混合した
後、A1□03の容器に入れ、空気中にて900℃で1
2時間仮焼した。その後、再びメノウ乳鉢で粉砕し、P
bO粉末を加え、混合し、ペレット状に成形し、酸素分
圧が0.1気圧以下の雰囲気下にて920℃で3日間焼
成した後、急冷した。このようにして得られたペレット
をさらに10気圧の酸素分圧の酸素−アルゴン混合ガス
雰囲気下で800℃にて4時間熱処理した後、徐冷した
。
得られたペレットについて、実施例1と同様に解析した
ところ、図面に示す結晶構造であることが確認された。
また、格子定数は、a=3. 84人、c=23.OA
であった。このa軸長をCuO□平面内のCuとそれに
最も接近しているOとの距離で表すと1.92Aになり
、やはりLa。
、、S r o、 、、Cu 、 04やLa、6Sr
o、4 Ca。
Cu206との整合性に優れている。
また、組成は(La。、、Pbo35Bao、S rO
,05) 1.95 (Cao、5 S ro、05E
 ro、45) 2.05Cu3081で、超電導転移
温度は62にであった。
〈発明の効果〉 この発明の超電導体は、実施例にも示したように、従来
のLa18,5ro15Cu204やLa。
6Sro4Ca1Cu206と同じ種類の型(La2o
2型)のブロッキング層を含む結晶構造を有し、これら
との整合性がよいばかりか、これらの銅複合酸化物超電
導体とは異なる高い超電導転移温度を有する。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明の超電導体の結晶構造のモデル図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記一般式で表される銅複合酸化物を主成分とする超電
    導体。 (α_1_−_pβ_p)_2_−_q (γ_1_−_rδ_r)_2_+_qCu_3O_s
    ただし、 α:LaおよびPbから選ばれた元素 β:BaおよびSrから選ばれた元素 γ:CaおよびSrから選ばれた元素 δ:Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、 Ho、Er、Tm、YbおよびLuか ら選ばれた元素 0<p≦0.75 0≦q<0.2 0≦r<0.5 7.9<s<8.5
JP2232167A 1990-08-31 1990-08-31 超電導体 Pending JPH04114915A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0502204A4 (ja) * 1990-09-21 1994-08-31 Toray Industries, Inc.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0502204A4 (ja) * 1990-09-21 1994-08-31 Toray Industries, Inc.

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