電気化学反応を利用した元素ドーピングによるビスマス系超電導体の特性改善

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750273
• Research Institution: Toyota National College of Technology
• Principal Investigator: 塚本 武彦 豊田工業高等専門学校, 電気・電子システム工学科, 助教授 (10217284)
• Keywords: 電気化学反応 / 元素ドーピング / ビスマス2212バルク超電導体 / 冷間等方静水圧プレス / 零抵抗温度 / 特性改善

Research Abstract

クーロンメータ付のポテンショスタットを利用した電気化学実験システムを構築し、電解液に過塩素酸リチウムを炭酸プロピレンに溶かしたものを使って、ビスマス2212バルク超電導体にリチウム元素をドーピングした。
まず、電気化学用の良質なビスマス2212標準試料をCIP(冷間等方静水圧プレス)によって作製した。0.4GPaという高圧のCIPを用いることで、均質で稠密な試料を作製することができた。CIP試料の密度は通常の1軸プレスだけの試料に比べて、最大50%高くなった。その結果、試料中の空孔の割合が少なくなって超電導電流が試料全体を流れるようになり、液体窒素温度以上の温度領域で零抵抗を実現できた。これら成果は、電気学会の論文等で発表した。
次に、電気化学反応によって試料中にリチウム元素をドーピングした結果、以下のことが明らかになり、その成果を電気化学会などで発表した。
1.ICP発光分光分析によって測定した試料中のリチウム元素の量は、電荷量から計算した量とほとんど同じであった。したがって、ドーピングするリチウム元素の量は、クーロンメータによって制御できる。
2.ドーピング直後の試料は、半導体的な性質を示すなど抵抗特性は極端に悪かった。したがって、ドーピング後に再焼結が必要である。
3.再焼結の際に試料中のリチウム元素が20分の1以下に減少した。これにより、再焼結温度はなるべく低く抑えることなどが必要である。
4.0.4g程の標準試料に対して電荷量12C分のリチウム元素をドーピングした場合、抵抗遷移が高温側にシフトし、零抵抗温度が上昇するなど、その特性に改善が見られた。

Research Products

• [Publications] 塚本武彦: "CIPを用いたBi系バルク超伝導体の特性改善"豊田工業高等専門学校研究紀要. 32号. 55-58 (1999)
• [Publications] 塚本武彦: "冷間等方静水圧プレスを用いたBi2212バルク超電導体の導電特性改善"電気学会論文誌A. 120巻5号. 665-666 (2000)
• [Publications] 塚本武彦: "Bi2212バルク超伝導体に対するLi元素ドーピング効果"平成12年度電気化学会秋季大会論文集. 200-200 (2000)
• [Publications] 塚本武彦: "電気化学反応を利用した酸化物高温超電導体の特性改善"内藤科学技術財団成果論文集. 11(印刷中). (2001)