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JPH0725699A - 酸化物超電導材料の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導材料の製造方法

Info

Publication number
JPH0725699A
JPH0725699A JP5154953A JP15495393A JPH0725699A JP H0725699 A JPH0725699 A JP H0725699A JP 5154953 A JP5154953 A JP 5154953A JP 15495393 A JP15495393 A JP 15495393A JP H0725699 A JPH0725699 A JP H0725699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
oxygen
single crystal
formula
superconducting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5154953A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromi Takei
廣見 武井
Tetsuyuki Kaneko
哲幸 兼子
Shinsuke Fujiwara
伸介 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP5154953A priority Critical patent/JPH0725699A/ja
Publication of JPH0725699A publication Critical patent/JPH0725699A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超電導化に伴う結晶内への双晶の導入密度が
より低く抑えられ、結晶性に優れたYBa2 Cu3 x
(xは6.5〜7)の単結晶を作製できる方法を提供す
る。 【構成】 Y、BaおよびCuを含む一方、YBa2
3 z (zは6〜7)結晶およびY2 BaCuO5
晶をともに含まない出発原料を用意し、この原料を加熱
して980〜1000℃の温度で所定時間保持した後、
得られた溶湯を酸素を主成分とする雰囲気において酸素
分圧20気圧以上の条件下で加圧しながら酸素を取込ま
せて徐冷することにより、溶湯から直接斜方晶のYBa
2 Cu3 x (xは6.5〜7)の単結晶を晶出させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物超電導材料の単結
晶を製造するための方法に関するものであって、特に結
晶性に優れたYBa2 Cu3 x (xは6.5〜7)の
単結晶を製造するための改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】酸化
物超電導物質であるYBa2 Cu3 z (YBCO)
は、約90Kの高い臨界温度を有し、多くの技術分野で
の応用が期待されている。
【0003】従来、YBCO単結晶を作製するため、高
温の融液を徐冷して結晶を析出させる方法が多く試みら
れている。
【0004】このような技術に基づいて得られるYBC
O単結晶を超電導化するため、600℃前後の比較的低
い温度でアニール処理を施すと、超電導化した単結晶中
に双晶が高密度に導入され、結晶性が著しく低下してし
まうことがある。
【0005】超電導単結晶を用いてデバイスを製造する
場合、結晶中に高密度の双晶が存在すると、双晶界面近
傍では、超電導オーダーパラメータが変化して、一様な
超電導電流が流れないことや、双晶界面に磁束がトラッ
プされるため、デバイス特性のばらつきや劣下を招く原
因となる。
【0006】また、双晶が高密度に導入されたYBCO
超電導単結晶を基板として用い、その上にYBCO単結
晶薄膜を積層すると、双晶の存在によってYBCO単結
晶薄膜のエピタキシャル成長が阻害されてしまう。
【0007】このように、従来のYBCO超電導単結晶
を超電導デバイスに供するには問題があった。
【0008】本発明の目的は、超電導化に伴う結晶内へ
の双晶の導入密度がより低く抑えられることで、結晶性
に優れたYBCO超電導単結晶を作製することができる
方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る酸化物超電
導材料の製造方法では、Y、BaおよびCuを含む一
方、YBa2 Cu3 z (zは6〜7)結晶およびY2
BaCuO5 結晶をともに含まない出発原料が、次式 YBa2 Cu3 z → Y2 BaCuO5 +液相 で表わされる包晶分解反応の反応温度未満であり、かつ
固液温度以上である溶解温度まで加熱されて得られる溶
湯を、酸素を主成分とする雰囲気において、加圧しなが
ら、酸素を取込ませて徐冷することにより、斜方晶YB
2 Cu3 x (xは6.5〜7)の単結晶を育成させ
ることを特徴とする。
【0010】本発明において、酸素を主成分とする雰囲
気は、一部成分に少量の不活性ガス等を含んでも構わな
い。
【0011】本発明において、YBCO単結晶育成時に
与えられる酸素分圧の大きさは10気圧以上が好まし
く、20気圧以上であることがより好ましい。
【0012】
【作用】従来では高温の融液を徐冷して正方晶のYBC
O結晶を一旦析出させた後、これに酸素雰囲気下でアニ
ール処理を施すことにより、正方晶の結晶を斜方晶の結
晶に相変態させて超電導化していた。ところがこのよう
な超電導化の過程で、正方晶から斜方晶への相変態に伴
う歪みを緩和するため、YBCO単結晶内に双晶が高密
度に導入されることがわかってきた。
【0013】そこで、本発明法では、溶湯から正方晶の
結晶を育成させた後、斜方晶の結晶に相変態させて超電
導化する工程を採ることなしに、高温の溶湯を、酸素を
主成分とする雰囲気において、加圧することで酸素を取
込ませながら徐冷することにより、溶湯から直接に超電
導性を示す斜方晶のYBCO単結晶を育成しようとする
ものである。
【0014】以下の実施例に示すように、まずY、Ba
およびCuを含む一方、YBa2 Cu3 z (zは6〜
7)結晶およびY2 BaCuO5 結晶をともに含まない
出発原料を用意し、この原料をYBa2 Cu3 z (z
は6〜7)結晶およびY2 BaCuO5 結晶を形成させ
ないように、上述のような包晶分解反応の反応温度未満
であり、かつ固液温度以上である溶解温度までの範囲、
より具体的に言えば980〜1000℃に加熱して溶湯
を調製する。このようにして調製された高温の溶湯を、
酸素を主成分とする雰囲気において酸素分圧10気圧以
上より好ましくは20気圧以上で加圧することにより酸
素を効率よく取込ませながら徐冷する。これにより、双
晶の導入を極めて低く抑えながら、c軸方向にも十分に
成長した大型でかつ結晶性に優れた斜方晶YBCO単結
晶を育成できることが明らかになった。
【0015】
【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。ただ
し、本実施例は、代表的な一例を示すものであって、本
発明を何ら制限するものではない。
【0016】本発明の特徴を明らかにするため、以下の
ような実験を行なった。以下の実験では、Y2 3 、B
aCO3 、CuOの粉末をY:Ba:Cuのモル組成比
が2:31:67になるように混合した混合粉末約50
gをアルミナるつぼまたはマグネシアるつぼに入れたも
のを5個用意した。
【0017】そのうち4個のるつぼについては、水冷機
構を備えたステンレス製高圧容器を用いて、次のような
処理を施した。
【0018】高圧容器内のBN(ボロンナイトライト)
製断熱材中に混合粉末を充填した各るつぼを設置し、る
つぼ内の混合粉末をSiCヒータにより990℃にまで
加熱して融解し、その温度で20時間保持した。その
後、融液をそれぞれ酸素分圧5,10,20,50気圧
の異なる条件下で、0.5℃/時の速度で950℃まで
徐冷して例1〜例4に従うYBCO結晶を晶出させた。
【0019】異なる酸素分圧条件下で得られたYBCO
結晶を高圧容器内より取出し、各々の結晶性について観
察した。
【0020】また、各結晶について電気抵抗および帯磁
率の温度依存性についても評価し、超電導性の有無を調
べた。その結果を表1に示す。
【0021】ここで超電導性を示さない結晶については
さらに600℃で10時間のアニール処理を施し、超電
導化させた。
【0022】このようにして得られた例1〜例4のYB
CO超電導単結晶において双晶の導入程度および導入さ
れた双晶の間隔を調べて、その結果を併せて表1に示し
た。
【0023】一方、比較のため、例5として残り1個の
るつぼについては、電気炉を用いて大気圧下で混合粉末
を990℃まで加熱してその温度で20時間保持した
後、0.5℃/時の速度で950℃まで徐冷してYBC
O単結晶を晶出させた。
【0024】その後、得られた結晶を電気炉内より取出
して、その結晶性について観察した。また、電気抵抗お
よび帯磁率の温度依存性について評価したが、超電導特
性は示さなかった。そこでさらにこの結晶に600℃で
10時間のアニール処理を施して超電導化させた。
【0025】このようにして得られたYBCO超電導単
結晶において双晶の導入程度および導入された双晶の間
隔を調べ、これらの結果についても併せて表1に示し
た。
【0026】
【表1】
【0027】表1から明らかなように、例1ないし例5
の結果から、高温の融液を10気圧未満の低い酸素分圧
条件下で徐冷して結晶を晶出するものに対して、20気
圧以上の酸素分圧条件下で徐冷して結晶を晶出するもの
では、溶湯からダイレクトに斜方晶YBCO単結晶が得
られることがわかる。
【0028】また、すべての育成結晶に双晶は導入され
たものの、溶湯からダイレクトに育成された斜方晶YB
CO単結晶では、正方晶YBCO単結晶をアニール処理
により相変態させて得られる斜方晶YBCO超電導単結
晶に比べて、結晶中に導入される双晶の発生密度が極め
て小さく抑えられている。
【0029】特に、結晶育成時の酸素分圧の大きさが1
0〜20気圧を境として、斜方晶中に導入される双晶の
間隔が大きく変化しており、この結果から10気圧以上
より好ましくは20気圧以上の酸素分圧下で溶湯を徐冷
して結晶を晶出すれば、より確実に結晶性に優れた斜方
晶YBCO超電導単結晶が得られることがわかる。
【0030】
【発明の効果】これまで述べてきたように、本発明に従
う酸化物超電導材料の製造方法において、溶湯を酸素を
主成分とする雰囲気において加圧しながら酸素を取込ま
せて徐冷することにより、溶湯から直接に結晶性に優れ
かつc軸方向にも十分に成長した大型の斜方晶YBCO
単結晶を得ることができる。
【0031】したがって、本発明法を超電導パワーデバ
イス、エレクトスニクス素子等に用いるYBCO超電導
単結晶の作製に有効に利用することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 13/00 565 D 7244−5G // H01B 12/00 ZAA 7244−5G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Y、BaおよびCuを含む一方、YBa
    2 Cu3 z (zは6〜7)結晶およびY2 BaCuO
    5 結晶をともに含まない出発原料が、次式 YBa2 Cu3 z → Y2 BaCuO5 +液相 で表わされる包晶分解反応の反応温度未満であり、かつ
    固液温度以上である溶解温度まで加熱されて得られる溶
    湯を、 酸素を主成分とする雰囲気において、加圧しながら酸素
    を取込ませて徐冷することにより、斜方晶YBa2 Cu
    3 x (xは6.5〜7)の単結晶を育成させることを
    特徴とする、酸化物超電導材料の製造方法。
JP5154953A 1993-06-25 1993-06-25 酸化物超電導材料の製造方法 Withdrawn JPH0725699A (ja)

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