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)

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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。