JPH0412024A - Ｂｉ系超伝導材料 - Google Patents
Ｂｉ系超伝導材料Info
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- JPH0412024A JPH0412024A JP2110832A JP11083290A JPH0412024A JP H0412024 A JPH0412024 A JP H0412024A JP 2110832 A JP2110832 A JP 2110832A JP 11083290 A JP11083290 A JP 11083290A JP H0412024 A JPH0412024 A JP H0412024A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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】
［産業上の利用分野コ
本発明は配線、電磁波センサー、超伝導トランジスタ、
電流制御素子、超伝導マグネット等に用いる超伝導材料
に関する。
電流制御素子、超伝導マグネット等に用いる超伝導材料
に関する。
［従来の技術］
超伝導の応用分野を広げるには超伝導材料が高臨界温度
であることは必要不可欠である。Ｈｏｕｓｔｏｎ大学の
Ｃ−Ｗ、Ｃｈｕらの初めて臨界温度が液体窒素温度を越
えたＹ系超伝導物質の発見に続き金属材料技術研究所の
前出らにより臨界温度が１００Ｋを越えるＥｉ系超超伝
導物質発見されるにいたり超伝導市場は急激に拡大され
るものと考えられている。このＢｉ系超超伝導物質Ｂｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０より構成されその化合物は数種
類ある。その主たる組成にＢｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０
ｘが上げられる。また高臨界温度の単相化のため構成元
素の一部をｐｂで置換する場合もある。
であることは必要不可欠である。Ｈｏｕｓｔｏｎ大学の
Ｃ−Ｗ、Ｃｈｕらの初めて臨界温度が液体窒素温度を越
えたＹ系超伝導物質の発見に続き金属材料技術研究所の
前出らにより臨界温度が１００Ｋを越えるＥｉ系超超伝
導物質発見されるにいたり超伝導市場は急激に拡大され
るものと考えられている。このＢｉ系超超伝導物質Ｂｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０より構成されその化合物は数種
類ある。その主たる組成にＢｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０
ｘが上げられる。また高臨界温度の単相化のため構成元
素の一部をｐｂで置換する場合もある。
コレらの材料は非常に注目を集めているため詳細は最近
のＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓやＪａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ］ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓのほとんどに述べら
れている。
のＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓやＪａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ］ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓのほとんどに述べら
れている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら前記超伝導材料の臨界電流密度は■多結晶
になり易い材料であると共に結晶粒界部に電流を阻害す
る第２相が析出し易い。
になり易い材料であると共に結晶粒界部に電流を阻害す
る第２相が析出し易い。
■コヒーレンス長さが短いため粒界部の影響を受は易い
。
。
■異方性が強い、 （結晶を配向させる必要がある）
等の理由により大変低いものであった。その値はコンス
タントに得られる値で薄膜は１０’Ａ／ｃｍ２台、線材
は１０”Ａ／ｃｍ２台前半が一般的であった。 通常臨
界電流密度は薄膜を主体としたエレクトロニクスへの応
用で１０’Ａ／ｃｍ２以上、線材を主体とした重電機器
への応用で１０５Ａ／ｃｍ２以上必要と言われているが
この様に値はまだ２桁も差がある。これらの対策として
超伝導物質の単結晶化があるが単結晶化は大口径化が困
難であるだけでなくコストが非常に高くなるため実用化
に向けては多結晶に於て臨界電流密度を上げる必要があ
る。
タントに得られる値で薄膜は１０’Ａ／ｃｍ２台、線材
は１０”Ａ／ｃｍ２台前半が一般的であった。 通常臨
界電流密度は薄膜を主体としたエレクトロニクスへの応
用で１０’Ａ／ｃｍ２以上、線材を主体とした重電機器
への応用で１０５Ａ／ｃｍ２以上必要と言われているが
この様に値はまだ２桁も差がある。これらの対策として
超伝導物質の単結晶化があるが単結晶化は大口径化が困
難であるだけでなくコストが非常に高くなるため実用化
に向けては多結晶に於て臨界電流密度を上げる必要があ
る。
また超伝導トランジスターやジョセフソン素子では数ｎ
ｍと極めて薄い絶縁層を形成しなくてはならないため表
面は平滑であることが必要であるが現状は数十ｎｔｎの
凹凸を持っていた。
ｍと極めて薄い絶縁層を形成しなくてはならないため表
面は平滑であることが必要であるが現状は数十ｎｔｎの
凹凸を持っていた。
本発明はこの様な問題を解決するものであり、その目的
とするところは製造コストの安い多結晶体に於て高い臨
界電流密度を持つと共に薄膜ではデバイス化に必要な表
面モホロジーを確保したＢｉ系超超伝導材料得んとする
ものである。
とするところは製造コストの安い多結晶体に於て高い臨
界電流密度を持つと共に薄膜ではデバイス化に必要な表
面モホロジーを確保したＢｉ系超超伝導材料得んとする
ものである。
［課題を解決するための手段］
Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系またはＢ ｉ −Ｐ ｂ
−Ｓｒ −Ｃａ −Ｃｕ−０系超伝導物質にＲｅを添
加したこと、その添加量は好ましくはＲｅ ／ Ｃｕ比
で０゜００５〜０．０８の範囲内であること特徴とする
。
−Ｓｒ −Ｃａ −Ｃｕ−０系超伝導物質にＲｅを添
加したこと、その添加量は好ましくはＲｅ ／ Ｃｕ比
で０゜００５〜０．０８の範囲内であること特徴とする
。
［実施例］
以下実施例に従い本発明の詳細な説明する。
先ずターゲットを作る。所定量の酸化第二銅、三酸化ビ
スマス、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシューム、酸化
レニウムをボールミルにより混合分散させる。次にこの
粉末を３００℃〜８００°Ｃ（酸化レニウムは熱処理中
に分離し易いため多段階的に行なう）アルゴン−酸素混
合ガス雰囲気中で１時間仮焼、３００ ｋ ｇ ／ ｃ
ｍ ２で加圧成形、最後に８６５℃アルゴン−酸素混
合ガス雰囲気中で１時間焼成し２インチ厚さ３ｍｍのタ
ーゲットを得る。
スマス、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシューム、酸化
レニウムをボールミルにより混合分散させる。次にこの
粉末を３００℃〜８００°Ｃ（酸化レニウムは熱処理中
に分離し易いため多段階的に行なう）アルゴン−酸素混
合ガス雰囲気中で１時間仮焼、３００ ｋ ｇ ／ ｃ
ｍ ２で加圧成形、最後に８６５℃アルゴン−酸素混
合ガス雰囲気中で１時間焼成し２インチ厚さ３ｍｍのタ
ーゲットを得る。
次にＲＦマグネトロンスパッタでＭｇＯ（１００）単結
晶基板上に上記ターゲットを用い薄膜を形成する。この
時の成膜条件は、初期真空度ｚｌ・８〜２．３＊１Ｏ−
７Ｔｏｒｒ、使用ガス： アルゴン（７０％）酸素（３
０％）の混合ガス、出力１００〜１５５Ｗ、スパッタ時
のガス圧：１．５〜３．２＊１０−”Ｔｏｒｒ、基板温
度：４３０’Ｃ１成膜速度コ ４〜８ ｎ ｍ ／ ｍ
ｉ ｎ、膜厚３０００〜３５００Ａである。尚基板は
表１粗さのバラツキによる臨界電流密度への影響を押さ
えるため研磨面ではなくへきかい面を用いた。次に８４
５℃アルゴン−酸素混合ガス雰囲気中で３０分間、５゜
０℃酸素雰囲気中で５時間アニール、酸素プラズマ中で
３時間処理し超伝導薄膜を得る。
晶基板上に上記ターゲットを用い薄膜を形成する。この
時の成膜条件は、初期真空度ｚｌ・８〜２．３＊１Ｏ−
７Ｔｏｒｒ、使用ガス： アルゴン（７０％）酸素（３
０％）の混合ガス、出力１００〜１５５Ｗ、スパッタ時
のガス圧：１．５〜３．２＊１０−”Ｔｏｒｒ、基板温
度：４３０’Ｃ１成膜速度コ ４〜８ ｎ ｍ ／ ｍ
ｉ ｎ、膜厚３０００〜３５００Ａである。尚基板は
表１粗さのバラツキによる臨界電流密度への影響を押さ
えるため研磨面ではなくへきかい面を用いた。次に８４
５℃アルゴン−酸素混合ガス雰囲気中で３０分間、５゜
０℃酸素雰囲気中で５時間アニール、酸素プラズマ中で
３時間処理し超伝導薄膜を得る。
得られた超伝導薄膜をイオンビームエツチングによりパ
ターニングした後臨界電流密度を４端子法により測定し
た。測定雰囲気はＨｅガス中（Ｈｅは熱伝導が良く試料
温度を均一化出来ると共に不活性であり試料の変質を防
ぐことが出来る）測定温度は５５にで冷却には極低温冷
凍機（グイキン工業製）を用いた。結果を比較例（Ｒｅ
添加無し、添加量が適正範囲外のもの）と共に第１表に
示した。
ターニングした後臨界電流密度を４端子法により測定し
た。測定雰囲気はＨｅガス中（Ｈｅは熱伝導が良く試料
温度を均一化出来ると共に不活性であり試料の変質を防
ぐことが出来る）測定温度は５５にで冷却には極低温冷
凍機（グイキン工業製）を用いた。結果を比較例（Ｒｅ
添加無し、添加量が適正範囲外のもの）と共に第１表に
示した。
第１表
表より判るように実際の応用にはまだ僅か足りないもの
もあるがＢｉ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系超伝導材料にＲｅを
添加することより顕著に臨界電流密度が向上している。
もあるがＢｉ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系超伝導材料にＲｅを
添加することより顕著に臨界電流密度が向上している。
これはＲｅの添加により電流を阻害する第２相の析出を
抑制しているためと薄膜を平滑なものにしているためと
考えられる。
抑制しているためと薄膜を平滑なものにしているためと
考えられる。
尚添加ＩはＲｅ ／ Ｃｕの比で０．００５〜０．０８
の範囲内が好ましし＼。添加量は少ないと効果はなく、
多すぎると超伝導物質の構造を破壊するため逆に臨界電
流密度は低下する。
の範囲内が好ましし＼。添加量は少ないと効果はなく、
多すぎると超伝導物質の構造を破壊するため逆に臨界電
流密度は低下する。
また臨界電流密度向上の上でも役立っている平滑性向上
は前にも述べたようにデバイス化の上でも良い結果をも
たらす。
は前にも述べたようにデバイス化の上でも良い結果をも
たらす。
実施例では薄膜に於て述べたが線材やバルクでも効果は
同じでありまた高臨界温度相の安定化のためｐｂを添加
したものであっても何等差し支えない。
同じでありまた高臨界温度相の安定化のためｐｂを添加
したものであっても何等差し支えない。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば結晶の粒界部に析出し
電流を阻害する第２相を抑制すると共に材料を平滑化出
来るため製造コストの安い多結晶体でも高い臨界電流密
度を得ることが出来る。またデバイス化に必要な表面モ
ホロジーも良くなる。
電流を阻害する第２相を抑制すると共に材料を平滑化出
来るため製造コストの安い多結晶体でも高い臨界電流密
度を得ることが出来る。またデバイス化に必要な表面モ
ホロジーも良くなる。
尚この材料は配線、電Ｍｉ波センサー、磁束メモリ、ジ
ョセフソン素子、超伝導トランジスタ、磁気シールド材
、送電ケーブル、通信ケーブル、超伝導モータ、超伝導
マグネット等に応用できる。
ョセフソン素子、超伝導トランジスタ、磁気シールド材
、送電ケーブル、通信ケーブル、超伝導モータ、超伝導
マグネット等に応用できる。
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人弁理士 鈴木喜三部 他１名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系またはＢｉ−Ｐｂ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導物質にＲｅを添加したこ
とを特徴とするＢｉ系超伝導材料。 ２）Ｒｅ／Ｃｕは０．００５〜０．０８の範囲内である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＢｉ系超
伝導材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2110832A JPH0412024A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | Ｂｉ系超伝導材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2110832A JPH0412024A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | Ｂｉ系超伝導材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412024A true JPH0412024A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14545798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2110832A Pending JPH0412024A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | Ｂｉ系超伝導材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0412024A (ja) |
-
1990
- 1990-04-26 JP JP2110832A patent/JPH0412024A/ja active Pending
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