プラズマ溶射法による高温超伝導セラミクス膜の作成とその応用

Research Project

Project/Area Number	63850061
Research Category	Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	電子材料工学
Research Institution	Oyama National College of Technology
Principal Investigator	森夏樹小山工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (60149911)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	金野茂男小山工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (00186371) 鈴木秀人小山工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30090369) 糸井康彦小山工業高等専門学校, 工業化学科, 助手 (20151491) 奥山優小山工業高等専門学校, 工業化学科, 教授 (50042528)
Project Period (FY)	1988
Project Status	Completed (Fiscal Year 1988)
Budget Amount *help	¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 1988: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords	超伝導皮膜 / 酸化物高温超伝導体 / プラズマ溶射法 / 皮膜形成技術
Research Abstract	本研究では高温超伝導セラミクスをプラズマ溶射法を用いて皮膜化し、その電子材料として実用化するための評価を行った。研究対象とした物質はY系およびBi系であり、各々についてその成果を報告する。 1.YBaCuOセラミクス:従来この物質の皮膜化については、基板の選択が膜の良否を左右しシリコンや焼結アルミナは基板としては不適当であるとされていたが、本研究では溶射用の原料粉末中の銅の比率を適切に選ぶことにより、これらの基板上に良質な高温超伝導膜を作成できることを明らかにした。皮膜の作成時のスプレー原料としては原子比Y:Ba:Cu=1:2:x(3≦x≦6)である粉末を用い、成膜後酸素ガス雰囲気中で900℃・3時間熱処理を行い試料とした。作成した試料についてその抵抗率の温度依存性ρ(T)を測定した結果、バルクの最適値x=3の場合は作成した皮膜においては半導体的であるが、xの増加と共に特性は改善され、x=6で金属的伝導を示し超伝導転移開始温度100Kでゼロ抵抗温度70Kの皮膜が得られた。2.BiSrCaCuOセラミクス:この物質については薄膜の場合に最適とされているMgO単結晶を基板として作成した厚膜について評価した。プラズマ溶射膜においてもバルクの場合と同様110K相を作成するのが難しく、その対索としてバルクの場合と同様Biの一部をPbにより置換する方法を検討した。その結果ρ(T)特性の改善はバルクの場合より多くのPb置換量(40%)において顕れることを見い出した。その他の方法として基板加熱が特性改善に有効である事が解ったが、単相化を実現するには至っていない。以上のように本研究では、プラズマ溶射法を用いて原材料の組成比を適切に選ぶことにより、バルクと同様に優れた超伝導特性を有する皮膜作成が可能であることを明らかにした。特にシリコン基板上に超伝導皮膜を形成したことは意義深く、今後の実用面でこの成膜法が幅広く対応出来ると期待される。