JPH0624829A - Tl系酸化物超伝導体の製造方法及びTl系酸化物超伝導体 - Google Patents

Tl系酸化物超伝導体の製造方法及びTl系酸化物超伝導体

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JPH0624829A
JPH0624829A JP3351338A JP35133891A JPH0624829A JP H0624829 A JPH0624829 A JP H0624829A JP 3351338 A JP3351338 A JP 3351338A JP 35133891 A JP35133891 A JP 35133891A JP H0624829 A JPH0624829 A JP H0624829A
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JP
Japan
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oxide superconductor
based oxide
sample
composition
starting material
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Pending
Application number
JP3351338A
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English (en)
Inventor
Osamu Nakajima
理 中島
Masae Kikuchi
昌枝 菊地
Yasuhiko Shono
安彦 庄野
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】出発原料組成において、Tl,Ba,Ca及び
Cuを原子数比で実質的に(2−u):2:(n−1+
v):(n+w)の割合(ただし、0<u<0.7、0
<v<0.5、0<w<0.5)とし、この原料を89
0乃至910℃の酸素含有雰囲気中で5〜10分間焼成
する。 【効果】一般式Tl2 Ba2 Can-1 Cun y で表さ
れる結晶構造を有し、Tl2-u Ba2 Can-1+v Cu
n+w y で表される組成の超伝導体を単相として合成す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、タリウム(Tl)系
の酸化物超伝導体の製造方法及びTl系酸化物超伝導体
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
Tl−Ba−Ca−Cu−O系の酸化物超伝導体が高い
超伝導転移温度(臨界温度:Tc)を有する材料として
注目されている。中でも、一般式 Tl2 Ba2 Can-1 Cun y (n=2,3、yは原
子価の要求を満足する数)で表される結晶構造をもつも
のが100K以上のTcを有していることが知られてい
る。
【0003】従来、このようなTl2 Ba2 Can-1
n y で表される酸化物超伝導体を合成する場合に
は、金属元素の比率が目的組成と同様になるように出発
原料を混合して焼成している。
【0004】しかしながら、出発原料を目的とするTl
2 Ba2 Can-1 Cun y の組成比で調合し、焼成し
た場合、多量のBaCuO2 などが生成し、目的とする
Tl2 Ba2 Can-1 Cun y 構造の超伝導体を単相
として合成する方法は未だ報告されていない。
【0005】この発明は、このような実情に鑑みてなさ
れたものであって、一般式Tl2 Ba2 Can-1 Cun
y で表される結晶構造の超伝導体を単相として合成す
ることができるTl系酸化物超伝導体の製造方法及びT
l系酸化物超伝導体を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明に係る
Tl系酸化物超伝導体の製造方法は、出発原料組成にお
いて、Tl2 Ba2 Can-1 Cun y (ただし、nは
2以上の整数、yは原子価の要求を満たす数)で表され
る組成よりもTlの混合比を少なくし、他方、Ca,C
uを多くし、その後焼成することを特徴とする。好まし
くは、出発原料組成において、Tl,Ba,Ca及びC
uを原子数比で実質的に(2−u):2:(n−1+
v):(n+w)の割合(ただし、0<u<0.7、0
<v<0.5、0<w<0.5)とし、この原料を89
0乃至910℃の酸素含有雰囲気中で5〜10分間焼成
する。
【0007】このようにして製造された物質は、Tl
2-u Ba2 Can-1+v Cun+w y (ただし、nは2以
上の整数、yは原子価の要求を満足する数、0.2≦u
<0.7、0.1≦v≦0.4、0.1≦w≦0.4)
で表される組成を有する全く新規な材料である。
【0008】本願発明者らは、Tl2 Ba2 Can-1
n y の結晶構造を有する超伝導体を単相として合成
するために種々検討を重ねた結果、出発原料のTl量を
上記安定相よりも少なくし、Ca,Cuを多くすること
により、BaCuO2 などの生成を抑制することがで
き、しかもTl2 Ba2 Can-1 Cun y の結晶構造
を維持できることを見出した。この発明はこのような知
見に基づいてなされたものである。
【0009】この発明により製造されたTl2-u Ba2
Can-1+v Cun+w y は、Tl2 Ba2 Can-1 Cu
n y の結晶構造を維持しているため、高いTcを示
す。
【0010】以下、この発明について詳細に説明する。
【0011】上述したように、本発明は基本的に、出発
原料組成において、Tl2 Ba2 Can-1 Cun
y (ただし、nは2以上の整数、yは原子価の要求を満
たす数)で表される組成よりもTlの混合比を少なく
し、他方、Ca,Cuを多くする。具体的には、出発原
料におけるTl,Ba,Ca及びCuを原子数比で実質
的に(2−u):2:(n−1+v):(n+w)の割
合とし、0<u<0.7、0<v<0.5、0<w<
0.5)とする。この範囲においてBaCuO2 などの
不純物の生成を抑制しつつ、焼成後Tl2 Ba2 Ca
n-1 Cuny の結晶構造を単相として得ることができ
る。なお、このu,v,wの値はn=2の場合には夫々
0<u<0.5、0.1<v<0.3、0.1<w<
0.3であることが好ましい。また、n=3の場合には
夫々0.1<u<0.6、0.2<v<0.4、0.1
<w<0.3であることが好ましい。
【0012】このような出発原料を890乃至910℃
の酸素含有雰囲気中で5〜10分間焼成することによ
り、上述の所望の結晶構造を有する材料を確実に得るこ
とができる。
【0013】焼成後の冷却速度は、10℃/分以上であ
ることが好ましい。冷却速度が遅いと、その分、試料が
高温にさらされる時間が長くなるので、余分な反応が生
じ、不純物が生成されるおそれが大きくなる。特にnが
3以上の場合には、2212系(Tl2 Ba2 Ca1
2 y )が生成されやすくなる。
【0014】焼成後の冷却は通常炉冷であるから、冷却
速度の上限は30℃程度である。もちろん、炉冷により
所定温度まで降下させた後急冷してもよい。このように
急冷することにより結晶中への余分な酸素の取り込みを
抑制することができる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 (実施例1)先ず、BaCO3 とCuOの微粉末を混合
して焼成し、BaCuO2 を合成した。次いで、合成さ
れたBaCuO2 を粉末化し、この粉末とTl2 3
CaO,及びCuOの微粉末とを混合してTl,Ba,
Ca,及びCuを原子数比が1.7:2:1.2:2.
2の割合で含有する混合粉末原料を作製した。この場合
に、Tlは有毒であるから、これらの作業をグロ−ブボ
ックス内で行った。
【0016】次に、このような混合粉末原料を約200
kg/cm2 の圧力で成形し、直径10mm、厚さ1〜1.5
mmのペレット状の試料を作製した。
【0017】その後、Tlの高反応性に鑑み、試料をT
lと反応しにくい金箔でゆるく包み、またTlの有毒性
のため、石英管内で更に二重のトラップを付けて流量1
20ml/分の酸素気流中895℃で7分間焼成し、次
いで10℃/分の速度で冷却して試料を作製した。
【0018】図1はこの試料のCuのKα線による粉末
X線回折パタ−ンを示す図である。図中回折ピ−クの上
に表示している数字は、正方晶系のミラ−面指数を表す
ものである。この図に示すようにほぼ正方晶単相の指数
付けができ、単相の試料が得られたことが確認された。
また、4端子法により測定した抵抗率の温度変化から、
合成された試料がTc=98Kの超伝導体であることが
確認された。
【0019】なお、出発原料のTlの混合比を2.0に
しても、正方晶の結晶構造を有する超伝導体試料が得ら
れたが、粉末X線回折パタ−ンの2θが44°付近及び
55°付近に指数付けできない小さいピ−クが存在し、
若干不純物が含まれていることが確認された。
【0020】すなわち、出発原料組成をTl2 Ba2
1 Cu2 y の化学量論値よりもTlが若干少なく、
Ca,Cuが若干多い組成にすると、試料内に不純物を
含まないほぼ単相の形でTl2 Ba2 Ca1 Cu2 y
と同様の正方晶の結晶が得られることが確認された。
【0021】また、この試料の原子比をエネルギ−分散
X線スペクトル(EDX)分析により調べた。その結果
を図2に示す。この図に示すように、Tlの原子比が出
発原料から若干低下している他、出発組成と良く一致し
ていることがわかる。 (実施例2)先ず、BaCO3 とCuOの微粉末を混合
して焼成し、BaCuO2 を合成した。次いで、合成さ
れたBaCuO2 を粉末化し、この粉末とTl2 3
CaO,及びCuOの微粉末とをグロ−ブボックス内で
混合してTl,Ba,Ca,及びCuを原子数比が1.
6:2:2.3:3.2の割合で含有する混合粉末原料
を作製した。この原料を実施例1と同様の条件で成形し
てペレットを作成し、流量120ml/分の酸素気流中
900℃で7分間焼成し、次いで15℃/分の速度で冷
却して試料を作製した。
【0022】図3はこの試料のCuのKα線による粉末
X線回折パタ−ンを示す図である。この図に示すように
ほぼ正方晶単相の指数付けができ、単相の試料が得られ
たことが確認された。また、4端子法により測定した抵
抗率の温度変化から、合成された試料がTc=120K
の超伝導体であることが確認された。
【0023】なお、出発原料のTlの混合比を2.0以
上にした場合、及び焼成後の冷却速度を5℃/分にした
場合には、Tl2 Ba2 Ca2 Cu3 y (2223
系)の結晶構造は得られるが、それとともにBaCuO
2 等の不純物や、2212系が生成され、2223系の
みの単相超伝導体は得られなかった。
【0024】すなわち、出発原料の組成をTl2 Ba2
Ca2 Cu3 y の化学量論値よりもTlが若干少な
く、Ca,Cuが若干多い組成にし、かつ焼成後の冷却
速度を5℃/分よりも大きくすると、試料内に不純物を
ほとんど含まないほぼ単相の形でTl2 Ba2 Ca2
3 y と同様の正方晶の結晶が得られることが確認さ
れた。
【0025】また、この試料の原子比をエネルギ−分散
X線スペクトル(EDX)分析により調べた。その結果
を図4に示す。この図に示すように、Tlの原子比が出
発原料から若干低下している他、出発組成と良く一致し
ていることがわかる。
【0026】なお、図2及び図4から、化学量論値から
の組成のずれはn=3のほうが大きいので、nが大きく
なるほどu,v,wの値を大きくするのがよいと思われ
る。
【0027】
【発明の効果】この発明によれば、一般式Tl2 Ba2
Can-1 Cun y で表される結晶構造を有し、Tl
2-u Ba2 Can-1+v Cun+w y で表される組成の超
伝導体を単相として合成することができる。
【0028】この発明に係る酸化物超伝導体は、臨界温
度が高く、ジョセフソン接合を有するジョセフソン素子
及びSQUID(超伝導量子干渉計)、超伝導発電機に
適用することが期待され、またエネルギ損失の少ない超
伝導電力貯蔵、さらにはエネルギ損失の少ない送電ケ−
ブル等の多方面の超伝導機器の実用化に寄与することが
期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1に係る方法によって製造し
た試料の粉末X線回折パタ−ンを示す図。
【図2】エネルギ分散型X線スペクトルによって得られ
た実施例1の試料の元素組成を示す図。
【図3】実施例2に係る方法によって製造した試料の粉
末X線回折パタ−ンを示す図。
【図4】エネルギ分散型X線スペクトルによって得られ
た実施例2の試料の元素組成を示す図。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 13/00 565 D 8936−5G (72)発明者 菊地 昌枝 宮城県仙台市太白区三神峯二丁目11番5号 (72)発明者 庄野 安彦 宮城県仙台市青葉区吉成三丁目12番12号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出発原料組成において、一般式Tl2
    2 Can-1 Cuny (ただし、nは2以上の整数、
    yは原子価の要求を満たす数)で表される組成の化学量
    論値よりもTlの混合比を少なくし、他方、Ca,Cu
    を多くし、その後焼成することを特徴とするTl系酸化
    物超伝導体の製造方法。
  2. 【請求項2】 出発原料組成において、Tl,Ba,C
    a及びCuを原子数比で実質的に(2−u):2:(n
    −1+v):(n+w)の割合(ただし、0<u<0.
    7、0<v<0.5、0<w<0.5)とし、この原料
    を890乃至910℃の酸素含有雰囲気中で5〜10分
    間焼成することを特徴とする請求項1に記載のTl系酸
    化物超伝導体の製造方法。
  3. 【請求項3】 n=2の場合に、u,v,wが夫々0<
    u<0.5、0.1<v<0.3、0.1<w<0.3
    であることを特徴とする請求項2に記載のTl系酸化物
    超伝導体の製造方法。
  4. 【請求項4】 n=3の場合に、u,v,wが夫々0.
    1<u<0.6、0.2v<0.4、0.1<w<0.
    3であることを特徴とする請求項2に記載のTl系酸化
    物超伝導体の製造方法。
  5. 【請求項5】 一般式Tl2-u Ba2 Can-1+v Cu
    n+w y (ただし、nは2以上の整数、yは原子価の要
    求を満足する数、0.2≦u<0.7、0.1≦v≦
    0.4、0.1≦w≦0.4)で表される組成を有する
    ことを特徴とするTl系酸化物超伝導体。
JP3351338A 1991-12-13 1991-12-13 Tl系酸化物超伝導体の製造方法及びTl系酸化物超伝導体 Pending JPH0624829A (ja)

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