JPH0818909B2 - 酸化物超伝導体単結晶育成法 - Google Patents
酸化物超伝導体単結晶育成法Info
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- JPH0818909B2 JPH0818909B2 JP6528887A JP6528887A JPH0818909B2 JP H0818909 B2 JPH0818909 B2 JP H0818909B2 JP 6528887 A JP6528887 A JP 6528887A JP 6528887 A JP6528887 A JP 6528887A JP H0818909 B2 JPH0818909 B2 JP H0818909B2
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- Japan
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- cuo
- single crystal
- oxide superconductor
- crystal growth
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はジョセフソン接合を利用した光検出器等に用
いうる酸化物超伝導体を育成する方法に関するものであ
る。
いうる酸化物超伝導体を育成する方法に関するものであ
る。
La2CuO4は半導体であるが、Laの一部をCa,Sr,Ba等で
置換すると金属伝導に変わることがMichelらによって報
告されている（Michel,C.,Raveau,B.;Chem.Min.21,407
（1984））。さらに最近Bednorzらによりこの材料が高T
C（Ｍ＝Baのときｘ＝0.075で30K、Srでｘ＝0.1で40K以
上）の超伝導材料であることが示された。現在このTcの
更新が進められている。
置換すると金属伝導に変わることがMichelらによって報
告されている（Michel,C.,Raveau,B.;Chem.Min.21,407
（1984））。さらに最近Bednorzらによりこの材料が高T
C（Ｍ＝Baのときｘ＝0.075で30K、Srでｘ＝0.1で40K以
上）の超伝導材料であることが示された。現在このTcの
更新が進められている。
このような高Tc材料は現在までセラミックの試料で行
われてきたが、物質の正確な物理特性を知るには単結晶
が必要である。特に、この物質は第１図のようにCuO6の
八面体が２次元的に並んだ層とNaCl型の（La1-xMx）2O3
（Ｍ＝Ca,Sr,Ba）の層が交互に並んだ構造をもつため電
気的特性がCuO6の八面体層に平行な方向とそれに垂直な
方向で大きな異方性をもつが、セラミックの試料では各
方向が平均化された特性しか得られない。また、多結晶
粒界にジョセフソン接合が形成されるが、粒径等により
特性が決定されてしまい制御性にとぼしかった。
われてきたが、物質の正確な物理特性を知るには単結晶
が必要である。特に、この物質は第１図のようにCuO6の
八面体が２次元的に並んだ層とNaCl型の（La1-xMx）2O3
（Ｍ＝Ca,Sr,Ba）の層が交互に並んだ構造をもつため電
気的特性がCuO6の八面体層に平行な方向とそれに垂直な
方向で大きな異方性をもつが、セラミックの試料では各
方向が平均化された特性しか得られない。また、多結晶
粒界にジョセフソン接合が形成されるが、粒径等により
特性が決定されてしまい制御性にとぼしかった。
〔問題点を解決するための手段〕 高温超伝導体（La1-xMx）2Cu1-yNiyO4（Ｍ＝Ca,Sr,B
a,x＝０〜1,y＝０〜0.05）」を酸化物超伝導体（La1-xM
x）2CuO4、（Ｍ＝Ca,Sr,Ba,0＜ｘ＜１）の単結晶を析出
法により育成するものである。
a,x＝０〜1,y＝０〜0.05）」を酸化物超伝導体（La1-xM
x）2CuO4、（Ｍ＝Ca,Sr,Ba,0＜ｘ＜１）の単結晶を析出
法により育成するものである。
溶媒としてはCuO又はKFを用いる。このうちCuOは1024
℃以上になると融解する物質である。（La1-xMx）CuO4
をCuOに加え加熱して行くと、M,xによって決まるCuOへ
の溶解度と（La1-xMx）CuO4の含有量で決まる一定温度
に達したとき全体が溶解する。実際にはこの温度より数
10℃だけ高温まで加熱して微結晶が充分消失するまで完
全に溶解させておく。
℃以上になると融解する物質である。（La1-xMx）CuO4
をCuOに加え加熱して行くと、M,xによって決まるCuOへ
の溶解度と（La1-xMx）CuO4の含有量で決まる一定温度
に達したとき全体が溶解する。実際にはこの温度より数
10℃だけ高温まで加熱して微結晶が充分消失するまで完
全に溶解させておく。
全体を完全に溶融させた後、今度はゆっくり徐冷して
行けば組成によって溶解度が決まっているから、飽和溶
解度に達した温度（仕込書にも依存する）以下になると
結晶が析出し始める。KFは858℃で溶解する物質であ
り、KFを溶媒として用いた場合も同様の手順で単結晶を
析出させることができる。
行けば組成によって溶解度が決まっているから、飽和溶
解度に達した温度（仕込書にも依存する）以下になると
結晶が析出し始める。KFは858℃で溶解する物質であ
り、KFを溶媒として用いた場合も同様の手順で単結晶を
析出させることができる。
〔実施例１〕 La2O3,SrCO3,CuOの粉末により前以って（La0.9S
r0.1）2CuO4を合成しておく。CuO 60gに対し（La0.9Sr
0.1）2CuO4を100g（20mol％）を白金るつぼ（50cmφ×5
0cm）に入れ、電気炉中で1300℃まで加熱すると全体が
溶融する。この状態に数時間保持する。その後溶液の上
部は底部より数℃低温にし、同程度の温度差を保ちなが
ら3.3℃/hrの割で徐冷した。
r0.1）2CuO4を合成しておく。CuO 60gに対し（La0.9Sr
0.1）2CuO4を100g（20mol％）を白金るつぼ（50cmφ×5
0cm）に入れ、電気炉中で1300℃まで加熱すると全体が
溶融する。この状態に数時間保持する。その後溶液の上
部は底部より数℃低温にし、同程度の温度差を保ちなが
ら3.3℃/hrの割で徐冷した。
1140℃附近になると厚さ1mm前後、１辺５〜10mmの正
方形の板状の結晶が析出する。結晶は比重がCuOより小
さいので表面に数個浮んで現れるが、これらを白金の網
を使ってすくい上げることができる。
方形の板状の結晶が析出する。結晶は比重がCuOより小
さいので表面に数個浮んで現れるが、これらを白金の網
を使ってすくい上げることができる。
結晶の一部を粉末状につぶしＸ線回析を測定したのが
第２図である。蛍光Ｘ線による組成分析では結晶中のSr
の含有量は原料の組成の半分で（La0.95Sr0.05）2CuO4
に近い組成をもっていた。第３図３はこの結晶のCuO6に
平行な方向の電気抵抗を示している。110Kから抵抗が緩
やかに減少し、7Kから急激に下る。4Kで完全に抵抗０に
なる。
第２図である。蛍光Ｘ線による組成分析では結晶中のSr
の含有量は原料の組成の半分で（La0.95Sr0.05）2CuO4
に近い組成をもっていた。第３図３はこの結晶のCuO6に
平行な方向の電気抵抗を示している。110Kから抵抗が緩
やかに減少し、7Kから急激に下る。4Kで完全に抵抗０に
なる。
〔実施例２〕 （La0.8Sr0.2）2CuO4を合成してこれを原料とする。C
uO中にこの原料を実施例１と同じく20mol％加え、同じ
容量の白金るつぼ中で加熱すると1350℃で全体が溶解す
る。3.3℃/hrで徐冷すると1180℃附近で実施例１とほぼ
同じ大きさの単結晶が得られた。
uO中にこの原料を実施例１と同じく20mol％加え、同じ
容量の白金るつぼ中で加熱すると1350℃で全体が溶解す
る。3.3℃/hrで徐冷すると1180℃附近で実施例１とほぼ
同じ大きさの単結晶が得られた。
結晶の組成は（La0.9Sr0.1）2CuO4に近く、Tcは第３
図４のように40Kであった。
図４のように40Kであった。
〔実施例３〕 （La0.8Ba0.2）2CuO4を原料とし、CuOに対し20mol％
加えた場合は（La0.95Ba0.05）2CuO4の組成の結晶が得
られ、Tcは30Kであった。
加えた場合は（La0.95Ba0.05）2CuO4の組成の結晶が得
られ、Tcは30Kであった。
Ｍ＝Sr,Baにおいてｘ＝０＜ｘ＜１について上記の方
法で容易に厚さ1mm程度で１辺数mmの単結晶が得られ
る。
法で容易に厚さ1mm程度で１辺数mmの単結晶が得られ
る。
また、ＭがCaの場合も同様である。
上記実施例では溶液中に析出した単結晶をすくい上げ
る方法を採用したが単結晶が析出しつつある領域に析出
結晶と同一の組成の種子結晶をロッドの先端に保持して
上部より回転しつつ浸漬すれば、種子結晶の先から一定
の方向性を有する単結晶が生育し、これを引き上げるこ
とにより、より大形の単結晶を得ることも可能である。
る方法を採用したが単結晶が析出しつつある領域に析出
結晶と同一の組成の種子結晶をロッドの先端に保持して
上部より回転しつつ浸漬すれば、種子結晶の先から一定
の方向性を有する単結晶が生育し、これを引き上げるこ
とにより、より大形の単結晶を得ることも可能である。
また、上記実施例において、（La1-xMx）2CuO4のCuの
一部をNiで置きかえることができる。この置き換えは
（La1-xMx）2Cu1-yNiyO4において、０＜ｙ＜0.05の範囲
で可能である。この範囲内では超伝導性は保たれてい
る。
一部をNiで置きかえることができる。この置き換えは
（La1-xMx）2Cu1-yNiyO4において、０＜ｙ＜0.05の範囲
で可能である。この範囲内では超伝導性は保たれてい
る。
溶媒がKFの場合は約950℃まで加熱することにより全
体を溶解することができる。温度の降下により析出する
酸化物は溶媒より比重が大きいために、溶媒の底に析出
する。よって溶媒を保持する容器の温度の降下は底部を
先行させることが有効である。
体を溶解することができる。温度の降下により析出する
酸化物は溶媒より比重が大きいために、溶媒の底に析出
する。よって溶媒を保持する容器の温度の降下は底部を
先行させることが有効である。
以上説明したように本発明によれば所望の組成の単結
晶からなる酸化物超伝導体が得られるので、その超伝導
性を利用して電極用材料等に用いうる。また、イオン注
入等により所望のジョセフソン接合を形成でき、高感度
の光ディテクタ等を作製するのに有用である。
晶からなる酸化物超伝導体が得られるので、その超伝導
性を利用して電極用材料等に用いうる。また、イオン注
入等により所望のジョセフソン接合を形成でき、高感度
の光ディテクタ等を作製するのに有用である。
第１図は（La1-xMx）2CuO4の結晶構造、第２図は実施例
１において得られた単結晶のＸ線回折パタン、第３図は
実施例１および実施例２において得られた単結晶の固有
抵抗の温度変化。 １……CuO6八面体層の配列、２……（La1-xMx）2O
3-x（NaCl型）層の配列、３……実施例１で得られた単
結晶の電気抵抗、４……実施例２で得られた単結晶の電
気抵抗。
１において得られた単結晶のＸ線回折パタン、第３図は
実施例１および実施例２において得られた単結晶の固有
抵抗の温度変化。 １……CuO6八面体層の配列、２……（La1-xMx）2O
3-x（NaCl型）層の配列、３……実施例１で得られた単
結晶の電気抵抗、４……実施例２で得られた単結晶の電
気抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 陽一 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 鈴木 実 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 小田 研 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 森脇 和幸 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内
Claims (1)
- 【請求項１】KF又はCuOの溶液に（La1-xMx）2CuO4、
（Ｍ＝Ca,Sr,Ba;0＜ｘ＜１）を溶解させ、該溶液を徐冷
することにより、前記物質の単結晶を析出させることを
特徴とする酸化物超伝導体単結晶育成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6528887A JPH0818909B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 酸化物超伝導体単結晶育成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6528887A JPH0818909B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 酸化物超伝導体単結晶育成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63230594A JPS63230594A (ja) | 1988-09-27 |
| JPH0818909B2 true JPH0818909B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=13282596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6528887A Expired - Fee Related JPH0818909B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 酸化物超伝導体単結晶育成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818909B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2684432B2 (ja) * | 1988-12-29 | 1997-12-03 | 弘直 兒嶋 | 超電導酸化物の単結晶及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP6528887A patent/JPH0818909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63230594A (ja) | 1988-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |