JPH0643268B2 - 酸化物高温超電導体 - Google Patents

酸化物高温超電導体

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JPH0643268B2
JPH0643268B2 JP63010084A JP1008488A JPH0643268B2 JP H0643268 B2 JPH0643268 B2 JP H0643268B2 JP 63010084 A JP63010084 A JP 63010084A JP 1008488 A JP1008488 A JP 1008488A JP H0643268 B2 JPH0643268 B2 JP H0643268B2
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吉秋 田中
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、酸化物高温超電導体に関するものである。
さらに、詳しくは、この発明は、希土類元素を全く含ま
ない、１００Ｋ以上の極めて高い超電導遷移温度を有す
るＢｉＳｒＣａＣｕ酸化物高温超電導体に関するもので
ある。
（従来技術との比較） 酸化物高温超電導体は、Ｎｂ−Ｔｉ，Ｎｂ3Ｓｎ，Ｖ3Ｇ
ａなどの合金または金属間化合物からなる超電導遷移温
度をはるかに上回るものとして注目されており、綿材、
テープ、ディスク状焼結体などとして、高磁界用超電導
マグネット、超電導電力貯蔵などの強電分野から、ジョ
セフソン素子、ＳＱＵＩＤなど各種のクライオエレクト
ロニクス素子材料、さらには、磁気シールド用のシート
材などの広範囲な分野での利用が期待されているもので
ある。
この酸化物高温超電導体としては、従来は、３０Ｋ級の
（Ｌａ1-xＢａx）2ＣｕＯ4および（Ｌａ1-xＳｒx）2Ｃ
ｕＯ4に代表される４０Ｋ級のものが第一世代の材料と
して知られており、続いて、９０Ｋ級のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-δの酸化物超電導体が登場したきた。その後、激しい
開発競争によって、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δのＹ（イットリ
ウム）を他の希土類元素（Ｓｃ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｐｍおよ
びＴｂを除く）で置換したものがいずれも９０Ｋ級の超
電導遷移温度（Ｔc）をもつ超電導体であることが明ら
かになってきており、第二世代の酸化物高温超電導体と
して広く認知され、今日に至っている。
しかしながら、このＹ−Ｂａ系酸化物超電導体は、酸素
の欠損状態（＝δ）に特性が極めて敏感に対応し、しか
も熱処理工程で正方晶、斜方晶の構造変態を巧妙に制御
しなければ超電導特性が得られないなどの問題があっ
た。すなわち、熱処理の仕方が極めて難しいという事情
がある。
さらに、この従来の超電導体の場合には、希土類を含む
ために水分、炭酸ガスなどに対して不安定であり、高性
能の線材、薄膜等の製造に多くの難題を抱えている。し
かも、この希土類は、原料の供給面でも資源の世界的な
偏在によって供給に不安があり、価格的にも高いという
欠点がある。
なお、このＹ−Ｂａ系の酸化物高温超電導体の出現以
来、より高Ｔcを目指した研究開発が全世界で進められ
ており、Ｔcが２００Ｋ、室温、さらには３００Ｋを越
える物質も発表されているが、いずれも超電導の確証に
欠け、認知されたものは一つもない。
このため、Ｙ−Ｂａ系を超えることのできる酸化物高温
超電導体の実現が強く望まれていた。
（問題点を解決するための手段） この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の酸化物超電導体の欠点を克服し、希土類を
使用することなく、安定で、熱処理が容易な１００Ｋ〜
１１０Ｋ級の新しい酸化物高温超電導体を提供すること
を目的としている。
この目的を実現するために、この発明は、Ｂｉ，Ｓｒ，
Ｃａ，Ｃｕおよび酸素を構成元素として含有し、超電導
特性を有してなることを特徴とするＢｉＳｒＣａＣｕ酸
化物高温超電導体を提供する。
この組成のＢｉＳｒＣａＣｕ酸化物高温超電導体におい
ては、Ｂｉ（ビスマス）およびＣｕ（銅）とともに、Ｃ
ａおよびＳｒの２元素を組み合わせることが必須であ
る。
なお、この発明のＢｉＳｒＣａＣｕ酸化物超電導体で
は、組成式Ｂｉ1ＳｒyＣａzＣｕ2+δＯwを有し、ｙ，ｚ
およびδはそれぞれ以下の条件を満たし、 0.5≦ｙ≦３ 0.25≦ｚ≦２ −１≦δ≦７ かつ、ｗは化学量論組成に基づき、超電導特性が得られ
るのに充分な量とするのが好ましい。また、ｙ＝ｚ＝
１，Ｃｕ＝２に近い組成のときに優れた超電導特性が得
られる。
この発明のＢｉＳｒＣａＣｕ酸化物高温超電導体は、組
成構成成分の各元素の酸化物、炭化物、炭酸塩などの化
合物を所定の割合に配合した後に、充分に混合し、約７
００〜９００℃の温度に数時間〜２０時間程度仮焼し、
粉砕、ペレット状に成型した後に、約８００〜９００℃
の温度で焼結することができる。もちろん、温度条件そ
の他は格別に限定的なものではない。
この焼結においては、半溶融状態に保持することが好ま
しい。焼結後の冷却は、通常の冷却でよい。なお、これ
らの熱処理については、従来のＹ−Ｂａ系酸化物超電導
体の場合のように厳密に制御する必要はない。急冷の場
合にも高い超電導特性を示す。
（作用） この発明のＢｉＳｒＣａＣｕ酸化物高温超電導体は、遷
移温度が１０５Ｋ以上を示し、しかも信頼性、安定性に
優れている。また、熱処理に対して超電導特性が過敏で
ないため、容易に再現性よく高温超電導体を得ることが
できる。
焼結体に限られずに、薄膜としての形成も容易である。
また、焼結体は、緻密性が高く、高い臨界電流密度（Ｊ
c）も見込まれる。
（実施例） 次にこの発明の実施例を説明する。もちろん、この発明
は、次の実施例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１〜１３） Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯの粉末原料を
金属元素比が表１に示す割合となるように配合し、充分
に混合した。８００〜８８０℃の温度で５〜１０時間仮
焼し、冷間プレスを用いて２ｔ／cm2の圧力で、直径２
０mm、厚さ約２mmの円板状ペレットを作製した。
これを大気中で８００〜９００℃の温度で１０時間焼成
した後に、室温まで５〜１０時間かけて炉冷した。
これらのペレットから幅約３mm、長さ２０mmの短尺状試
料を切り出し、電気抵抗および電磁誘導法で超電導遷移
温度Ｔｃを測定した。
第１図に示したように、Ｂｉ1−Ｓｒ1−Ｃａ1−Ｃｕ2酸
化物は、超電導遷移温度の開始点は、約１１５Ｋであ
り、１０５Ｋで完全に電気抵抗が０になっている。
第２図の結果もこれによく一致し、特に、帯磁率の大き
な変化は、超電導体特有の完全反磁性（マイスナー効
果）を示している。
表１に示した遷移温度の測定結果からもこの発明の酸化
物が、Ｔc１００Ｋ以上の新しい超電導体であることを
示している。
（発明の効果） この発明により、従来とは全く異なる組成の１００Ｋ級
酸化物超電導体が提供される。希土類元素を全く含有し
ない超電導体として、産業および学術上の意義は極めて
大きい。
従来のものにくらべて、信頼性、安定性は大きく、また
仮焼、焼結、冷却などの一連の製造、熱処理に対して超
電導特性が過敏でないために、容易に再現性よく高温超
電導体を製造することができる。このことは、綿材化、
薄膜化などの成型プロセスにとっては計り知れない大き
な利点となる。また焼結体は緻密性が高いため、高いＪ
cが得られる。
一方、資源的に偏在している希土類を必要としない点
で、資源供給面で従来のものよりはるかに有利であり、
この発明による産業経済上のメリットも極めて大きい。
冷媒に液体窒素を使用できることからＨｅ資源の問題か
らも開放される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施例について示した電気抵抗
−温度曲線図である。第２図は、交流帯磁率測定による
超電導遷移曲線図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｕおよび酸素を構成
    元素として含有するＢｉＳｒＣａＣｕ酸化物高温超電導
    体。
  2. 【請求項２】組成式Ｂｉ1SryCazCu2+δＯｗを有し、
    ｙ，ｚおよびδはそれぞれ以下の条件を満たし、 0.5≦ｙ≦３ 0.25≦ｚ≦２ −１≦δ≦７ かつ、ｗは化学量論組成に基づき、超電導特性が得られ
    るのに充分な量としてなる請求項第（１）項記載のＢｉ
    ＳｒＣａＣｕ酸化物高温超電導体。
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