新高温超伝導酸化物の化学設計とプロセッシング・第2班(材料プロセス班)

新型高温超导氧化物的化学设计和加工，第 2 组（材料工艺组）

基本信息

批准号：
03211103
负责人：
笛木和雄
金额：
$ 47.23万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至 1991
项目状态：
已结题

项目摘要

高温超伝導酸化物では、金惣成分組成が同一でも、酸素圧・温度によって酸素量が変化し、酸素量によって導電性、超伝導特性が変化する。昨年度の90K級123酸化物、Bi系に引き続いて、(Nd,Ba)_2(Nd,Ce)_2Cu_3O_y、(Pb_2Cu)Sr_2CaCu_2O_yなどの銅系酸化物についてT_0と酸素量が密接な関係のあることが明かにされたのみならず、非銅系のBaPb_<1‐x>Bi_xO_<3‐δ>,Ba_<1‐x>K_xBiO_<3‐δ>などの酸化物についても同じことが見出され、酸素量の問題は超伝導機構を解明する主要な鍵の一つであることが明らかになった。金属組成の変化は、酸素量の変化を誘い、その結果超伝導特性を変化させること及び、T_0は酸素過剰量がある最適値をとる時に最高になることも、Bi系について明らかにされた。これも酸素量が超伝導にとって極めて重要な因子であることの一証左となった。多価イオンを2種以上含む高温超伝導酸化物の場合、酸素ノンストイキオメトリの変化はこれら多価イオンの価数変化となる。多価イオンの価数を多価イオンの種類別に分析する方法の研究が進められ、Bi系(2201),(2223)相のいずれも、Biイオンの価数は常に3を越えるのに対し、Cuイオンの価数はほとんど2価が、それを若干上まわる程度で、(2223)相の場合、低酸素圧側では2価を僅かながら下まわる場合も生じ、Bi系ではホ-ルはよりBiイオンに多く存在し、すべてホ-ルはCu(II)‐O_2面上に存在するとの従来の考え方は大きな修正を必要とすることが明らかとなった。酸素量の変化が最もよく反映し、かつ超伝導特性とも密接に関係のある物性は高温超電率と考えられる。Bi系3相,Y系123,124相T^*相等について、酸素圧・温度の関数として高温導電率を測定し、酸素圧・温度の関数として測定した酸素量の結果と比較した所、両者の間に極めて密接な関係のあることが明らかになり、また両結果より、高温におけるキャリア濃度、モビルテイを温度の関数として求めた。

在高温超导氧化物中，即使金属成分相同，氧量也会根据氧压和温度而变化，并且导电率和超导性能也会根据氧量而变化。继续去年的90K 123类氧化物和Bi基氧化物，我们发现T_0和氧含量与(Nd,Ba)_2(Nd,Ce)_2Cu_3O_y和(Pb_2Cu)Sr_2CaCu_2O_y等铜基氧化物密切相关。透露另外，对于BaPb_<1-x>Bi_xO_<3-δ>、Ba_<1-x>K_xBiO_<3-δ>等非铜系氧化物以及氧含量的问题也发现了同样的情况。已经清楚的是，这是阐明超导机制的关键之一。还发现，对于Bi系，金属成分的变化会引起氧含量的变化，从而改变超导性能，当过量的氧含量达到某个最佳值时，T_0达到最大值。这也证明了氧的含量对于超导性来说是极其重要的因素。在含有两种或更多种类型的多价离子的高温超导氧化物的情况下，氧非化学计量的变化是由这些多价离子的化合价的变化引起的。根据多价离子的类型来分析多价离子的价数的方法的研究取得了进展，虽然Bi基(2201)和(2223)相中Bi离子的价数总是超过3，但Cu离子的价数大多为2 ，但略高（22 23)相，在低氧压侧，存在价态略低于二价的情况，并且在Bi系中，空穴更多地存在于Bi离子中，并且所有空穴都在Cu(II)-O_2平面上。很明显，它存在的传统观念需要进行重大修改。最能反映氧含量变化且与超导性密切相关的物理性质被认为是高温超电性。我们测量了 Bi 基 3 相、Y 基 123、124 相 T^* 相等的高温电导率与氧压力和温度的函数关系，并将其与氧含量测量结果进行比较。很明显，两者之间存在非常密切的关系，并且根据这两个结果，高温下的载流子浓度和迁移率被确定为温度的函数。