JPH0672069B2 - 超電導体の製造方法 - Google Patents
超電導体の製造方法Info
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- JPH0672069B2 JPH0672069B2 JP63113947A JP11394788A JPH0672069B2 JP H0672069 B2 JPH0672069 B2 JP H0672069B2 JP 63113947 A JP63113947 A JP 63113947A JP 11394788 A JP11394788 A JP 11394788A JP H0672069 B2 JPH0672069 B2 JP H0672069B2
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Classifications
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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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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高臨界温度が期待されるTlを含む酸化物超電
導体の製造方法に関するものである。特に作製が難しい
薄膜超電導体の製造に関するものである。
導体の製造方法に関するものである。特に作製が難しい
薄膜超電導体の製造に関するものである。
従来の技術 高温超電導体として、A15型２元系化合物として窒化ニ
オブ(NbN)やゲルマニウムニオブ(Nb3Ge)などが知られて
いたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだか24°
Ｋであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物は、さ
らに高い転移温度が期待され、Ba-La-Cu-O系の高温超電
導体が提案された〔J.G.Bendorz and K.A.Muller,ツァ
イト シュリフト ファアフィジーク(Zetshrift Furph
ysik B)‐Condensed Matter 64,189-193（1986）〕。
オブ(NbN)やゲルマニウムニオブ(Nb3Ge)などが知られて
いたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだか24°
Ｋであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物は、さ
らに高い転移温度が期待され、Ba-La-Cu-O系の高温超電
導体が提案された〔J.G.Bendorz and K.A.Muller,ツァ
イト シュリフト ファアフィジーク(Zetshrift Furph
ysik B)‐Condensed Matter 64,189-193（1986）〕。
さらに、Tl-Ba-Ca-Cu-O系の材料が100K以上の転移温度
を示すことも発見された。〔Z.Z.Sheng and A.M.Herman
n ネイチャー(Nature)Vol.332,138-139（1988）〕 この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではないが、
転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高温超電
導体として従来の２元系化合物より、より有望な特性が
期待される。
を示すことも発見された。〔Z.Z.Sheng and A.M.Herman
n ネイチャー(Nature)Vol.332,138-139（1988）〕 この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではないが、
転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高温超電
導体として従来の２元系化合物より、より有望な特性が
期待される。
発明が解決しようとする課題 しかしながらTl-Ba-Ca-Cu-O系の材料は、Tlの蒸気圧が
異常に高いため熱処理工程が非常に難しいものであっ
た。従ってこの種の材料で再現性良く超電導特性を出す
のが課題となっていた。
異常に高いため熱処理工程が非常に難しいものであっ
た。従ってこの種の材料で再現性良く超電導特性を出す
のが課題となっていた。
また、Tl-Ba-Ca-Cu-O系の材料は、現在の技術では焼結
という過程でしか形成できないため、セラミックの粉末
あるいはブロックの形状でしか得られない。一方、この
種の材料を実用化する場合、薄膜状に加工することが強
く要望されているが、従来の技術では、薄膜化は非常に
困難とされている。
という過程でしか形成できないため、セラミックの粉末
あるいはブロックの形状でしか得られない。一方、この
種の材料を実用化する場合、薄膜状に加工することが強
く要望されているが、従来の技術では、薄膜化は非常に
困難とされている。
課題を解決するための手段 本発明の超電導体の製造方法は、主成分がすくなくとも
Tl,Cu,IIa族元素を含む物質に対し、前・後・上・下・
左・右の周辺一面以上をタリウムを含む酸化物材料で配
置して熱処理を行ない、作製するというものである。
Tl,Cu,IIa族元素を含む物質に対し、前・後・上・下・
左・右の周辺一面以上をタリウムを含む酸化物材料で配
置して熱処理を行ない、作製するというものである。
作用 本発明者等は、上記方法で熱処理工程を行なうことによ
り、再現性良く簡単にTlを含む超電導体を作製できると
いう発見に基づいて本発明を行なった。特に超電導特性
を出すのは非常に難しいとされていたこの種の薄膜材料
に対しても、この方法は有効であることを合わせて確認
した。これは熱処理過程において、少くともTl,Cu,IIa
族元素を含む超電導体と、周りのTlを含む酸化物材料母
体とにおいてTl蒸気が平衡に達し、超電導体からTlが抜
けるのを防ぐためと思われる。この方法は周りのTlを含
む酸化物材料母体の容積が大きいので種々の熱処理条件
に対してもTlが超電導体から抜けにくく、また非常に簡
便に行なえるという特徴を持つ。
り、再現性良く簡単にTlを含む超電導体を作製できると
いう発見に基づいて本発明を行なった。特に超電導特性
を出すのは非常に難しいとされていたこの種の薄膜材料
に対しても、この方法は有効であることを合わせて確認
した。これは熱処理過程において、少くともTl,Cu,IIa
族元素を含む超電導体と、周りのTlを含む酸化物材料母
体とにおいてTl蒸気が平衡に達し、超電導体からTlが抜
けるのを防ぐためと思われる。この方法は周りのTlを含
む酸化物材料母体の容積が大きいので種々の熱処理条件
に対してもTlが超電導体から抜けにくく、また非常に簡
便に行なえるという特徴を持つ。
この場合、周りのTlを含む酸化物材料が粉体であれば、
超電導体あるいはこの一部を封入した物体を粉の中に埋
没させればいいので非常に簡単である。粉の組成とし
て、酸化タリウムを用いた場合には融点があまり高くな
いので高温の熱処理に難があるが、Tl,Cu,IIa族元素の
複合酸化物の粉であれば900℃程度の高温にしても融け
ることはなく、熱処理条件を任意に設定できる。また周
りのTlを含む酸化物材料として、Tl,Cu,IIa族元素を含
む酸化物焼結体からなる容器を用いた場合にも、前記容
器の中に超電導体を入れて熱処理を行なえば良いので簡
便である。
超電導体あるいはこの一部を封入した物体を粉の中に埋
没させればいいので非常に簡単である。粉の組成とし
て、酸化タリウムを用いた場合には融点があまり高くな
いので高温の熱処理に難があるが、Tl,Cu,IIa族元素の
複合酸化物の粉であれば900℃程度の高温にしても融け
ることはなく、熱処理条件を任意に設定できる。また周
りのTlを含む酸化物材料として、Tl,Cu,IIa族元素を含
む酸化物焼結体からなる容器を用いた場合にも、前記容
器の中に超電導体を入れて熱処理を行なえば良いので簡
便である。
実施例 以下本発明の内容をさらに深く理解されるために、具体
的な実施例をいくつか示す。
的な実施例をいくつか示す。
（実施例１） Tl2O3,BaO,CaO,CuOを組成がTl-Ba-Ca-Cu＝2-2-2-3にな
るように秤量・混合し、プレスして2mm×2mm×10mmのペ
レット状にした。熱処理の工程を第１図のようにして行
う。すなわちあらかじめTl2O3,BaO,CaO,CuOをTl-Ba-Ca-
Cu＝2-1-2-3の組成で混合し、酸素中900℃,5時間焼成し
た粉体11を作製しておき、その中に前述のペレット12を
埋めてアルミナるつぼ13に入れ、アルミナふた14をして
酸素中900℃,1時間加熱する。このようにして作製した
ペレットはTl抜けがなくよく焼結しており、まわりの粉
体がある程度くっついているが簡単にふき取ることがで
きた。このペレットは絶対温度を115Kで零抵抗となる良
好な超電導特性を示した。
るように秤量・混合し、プレスして2mm×2mm×10mmのペ
レット状にした。熱処理の工程を第１図のようにして行
う。すなわちあらかじめTl2O3,BaO,CaO,CuOをTl-Ba-Ca-
Cu＝2-1-2-3の組成で混合し、酸素中900℃,5時間焼成し
た粉体11を作製しておき、その中に前述のペレット12を
埋めてアルミナるつぼ13に入れ、アルミナふた14をして
酸素中900℃,1時間加熱する。このようにして作製した
ペレットはTl抜けがなくよく焼結しており、まわりの粉
体がある程度くっついているが簡単にふき取ることがで
きた。このペレットは絶対温度を115Kで零抵抗となる良
好な超電導特性を示した。
（実施例２）酸化マグネシウム単結晶(100)面を基体と
して用い、高周波プレナーマグネトロンスパッタによ
り、焼結したTl-Ba-Ca-Cu-OターゲットをAr,O2混合ガス
中でスパッタリングして、上記基体上にTl-Ba-Ca-Cu-O
薄膜を堆積させた。この場合ターゲット組成はTl-Ba-Ca
-Cu＝2-1-2-3,スパッタガス圧0.5Pa,スパッタリング電
力150W,スパッタリング時間２時間、基体温度200℃であ
った。この結果膜組成がTl-Ba-Ca-Cu2-2-2.5-3の約１
μｍの薄膜が作製された。
して用い、高周波プレナーマグネトロンスパッタによ
り、焼結したTl-Ba-Ca-Cu-OターゲットをAr,O2混合ガス
中でスパッタリングして、上記基体上にTl-Ba-Ca-Cu-O
薄膜を堆積させた。この場合ターゲット組成はTl-Ba-Ca
-Cu＝2-1-2-3,スパッタガス圧0.5Pa,スパッタリング電
力150W,スパッタリング時間２時間、基体温度200℃であ
った。この結果膜組成がTl-Ba-Ca-Cu2-2-2.5-3の約１
μｍの薄膜が作製された。
このようにして堆積させた薄膜を、第２図に示す３つの
位置で熱処理を行なった。前実施例の粉体11をアルミナ
るつぼ13に入れ、薄膜をそれぞれ配置させた。すなわち
位置ａは粉体11上に膜面を上に向けて薄膜を配置し、位
置ｂは粉体11上に膜面を下に向けたものである。また位
置ｃは粉体11中に埋め込んだものである。この配置で、
酸素中,900℃,30分の熱処理を行なった。通常この条件
で熱処理を行なうと薄膜中のTlは完全になくなり絶縁体
となるが、本発明の実施例ではTlの入った導電性薄膜と
なった。この超電導特性を第３図に示す。位置ａの熱処
理に対して特性は3aのようになり零抵抗温度80K,位置ｂ
に対して特性は3bで零抵抗温度100K,位置ｃに対しては
特性3cで零抵抗温度108Kが得られた。すなわち本発明に
よる熱処理により超電導を示すTl-Ba-Ca-Cu-O薄膜を実
現することができた。
位置で熱処理を行なった。前実施例の粉体11をアルミナ
るつぼ13に入れ、薄膜をそれぞれ配置させた。すなわち
位置ａは粉体11上に膜面を上に向けて薄膜を配置し、位
置ｂは粉体11上に膜面を下に向けたものである。また位
置ｃは粉体11中に埋め込んだものである。この配置で、
酸素中,900℃,30分の熱処理を行なった。通常この条件
で熱処理を行なうと薄膜中のTlは完全になくなり絶縁体
となるが、本発明の実施例ではTlの入った導電性薄膜と
なった。この超電導特性を第３図に示す。位置ａの熱処
理に対して特性は3aのようになり零抵抗温度80K,位置ｂ
に対して特性は3bで零抵抗温度100K,位置ｃに対しては
特性3cで零抵抗温度108Kが得られた。すなわち本発明に
よる熱処理により超電導を示すTl-Ba-Ca-Cu-O薄膜を実
現することができた。
（実施例３） 前実施例で堆積させた薄膜を用いて、第４図の位置ｄの
ように配置して熱処理を行なった。すなわちアルミナる
つぼ13の中に実施例１と同じ粉体11とともに、アルミナ
管41を埋没させた。薄膜は位置ｄのようにアルミナ管41
の中に配置してある。粉体はアルミナ管41の両側から少
し中に入るが、中心部は酸素を含む空間がある。この配
置で、酸素中、900℃,30分の熱処理を行なった。この場
合零抵抗温度112Kを示す超電導薄膜を得ることができ
た。
ように配置して熱処理を行なった。すなわちアルミナる
つぼ13の中に実施例１と同じ粉体11とともに、アルミナ
管41を埋没させた。薄膜は位置ｄのようにアルミナ管41
の中に配置してある。粉体はアルミナ管41の両側から少
し中に入るが、中心部は酸素を含む空間がある。この配
置で、酸素中、900℃,30分の熱処理を行なった。この場
合零抵抗温度112Kを示す超電導薄膜を得ることができ
た。
（実施例４） Tl-Ba-Ca-Cu＝2-1-2-3の組成の酸化物を900℃,5時間焼
いて、第５図に示すような焼結体の容器51および焼結体
のふた52を作った。ふた52には酸素の通り穴53が設けら
れている。前述の堆積膜を位置ｅのように焼結体の中に
配置させ、酸素中900℃,30分の熱処理を行なった。この
結果、零抵抗温度100Kの超電導特性を示す膜が得られ
た。通り穴53がある場合にはない時よりも特性が少し良
い結果であった。
いて、第５図に示すような焼結体の容器51および焼結体
のふた52を作った。ふた52には酸素の通り穴53が設けら
れている。前述の堆積膜を位置ｅのように焼結体の中に
配置させ、酸素中900℃,30分の熱処理を行なった。この
結果、零抵抗温度100Kの超電導特性を示す膜が得られ
た。通り穴53がある場合にはない時よりも特性が少し良
い結果であった。
（実施例５） 第６図に示すような円筒形のTl-Ba-Ca-Cu＝2-1-2-3酸化
物焼結体61,61′を作製し、アルミナ管41の蓋とした。
管41の中の位置ｆに前述の堆積膜を配置し蓋61をして酸
素中,900℃,30分の熱処理を行なった。この場合には被
熱処理物が簡素となり取り扱いやすい。熱処理された薄
膜は超電導を示し、零抵抗温度は105Kであった。
物焼結体61,61′を作製し、アルミナ管41の蓋とした。
管41の中の位置ｆに前述の堆積膜を配置し蓋61をして酸
素中,900℃,30分の熱処理を行なった。この場合には被
熱処理物が簡素となり取り扱いやすい。熱処理された薄
膜は超電導を示し、零抵抗温度は105Kであった。
発明の効果 本発明の超電導体の製造方法によると、高臨界温度の期
待の高いTl,Cu,IIa族元素を含む酸化物超電導体作製に
際し、良好な超電導特性を再現性良く簡素に得ることが
できる。特にこれまで困難とされていたこの種の薄膜製
造にも適したものであり、本発明の工業的価値は高い。
待の高いTl,Cu,IIa族元素を含む酸化物超電導体作製に
際し、良好な超電導特性を再現性良く簡素に得ることが
できる。特にこれまで困難とされていたこの種の薄膜製
造にも適したものであり、本発明の工業的価値は高い。
第１図，第２図，第４図，第５図，第６図は本発明の実
施例における熱処理工程の状態を示す図、第３図は本発
明の実施例において形成された薄膜超電導体の基本特性
図である。 11……Tl-Ba-Ca-Cu-O粉体、12……Tl-Ba-Ca-Cu-Oペレッ
ト、13……アルミナるつぼ、14……アルミナふた、41…
…アルミナ管、61,61′……Tl-Ba-Ca-Cu-O焼結体。
施例における熱処理工程の状態を示す図、第３図は本発
明の実施例において形成された薄膜超電導体の基本特性
図である。 11……Tl-Ba-Ca-Cu-O粉体、12……Tl-Ba-Ca-Cu-Oペレッ
ト、13……アルミナるつぼ、14……アルミナふた、41…
…アルミナ管、61,61′……Tl-Ba-Ca-Cu-O焼結体。
───────────────────────────────────────────────────── 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 12/06 7244−5Ｇ (72)発明者 広地 久美子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 和佐 清孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−264930（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】主成分がすくなくともタリウム（T1），銅
（Cu），アルカリ土類（IIa族）を含む物質に対し、前
・後・上・下・左・右の周辺一面以上をすくなくともタ
リウムを含む酸化物材料で構成し、熱処理を行うことを
特徴とする超電導体の製造方法。ここでアルカリ土類
は、IIa族元素のうちのすくなくとも一種あるいは二種
以上の元素を示す。 - 【請求項２】主成分がT1,Cu,IIa族を含む物質が、基体
上に堆積した薄膜であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の超電導体の製造方法。 - 【請求項３】周囲に配置したT1を含む酸化物材料が粉体
から成り、この中に主成分がT1,Cu,IIa族を含む物質を
埋めて熱処理して得ることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の超電導体の製造方法。 - 【請求項４】周辺に配置したT1を含む酸化物材料とし
て、主成分がT1,Cu,IIa族元素を含む酸化物粉体である
または、主成分がT1,Cu,IIa族元素を含む酸化物焼結体
の容器あるいは封入蓋であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63113947A JPH0672069B2 (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63113947A JPH0672069B2 (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01286977A JPH01286977A (ja) | 1989-11-17 |
| JPH0672069B2 true JPH0672069B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=14625195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63113947A Expired - Fee Related JPH0672069B2 (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672069B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1338864C (en) * | 1988-08-10 | 1997-01-21 | Hideo Itozaki | Process for producing thallium type superconducting thin film |
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
| JPH07172831A (ja) * | 1993-12-21 | 1995-07-11 | Nec Corp | タリウム系超伝導体の熱処理方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01264930A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-23 | Hitachi Ltd | 酸化物超電導体の製造方法および応用製品 |
-
1988
- 1988-05-11 JP JP63113947A patent/JPH0672069B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH01286977A (ja) | 1989-11-17 |
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