新しい複合酸化物超伝導体の探索と単結晶育成

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01631503
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 福田 承生 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30199236)
• 研究分担者: 請井 一利 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50005881) ; 豊田 直樹 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50124607) ; 大森 守 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30005954) ; 細谷 正一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30124621) ; 宍戸 統悦 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50125580)
• キーワード: 酸化物超伝導体単結晶 / フラックス法 / フロ-ティングゾ-ン法 / 酸素圧制御下単結晶作成 / 高圧酸素下単結晶作成 / アルカリハライドフラックス / 中性子線回折 / 新白金一次元複合酸化物

研究概要

酸化物高温超伝導化合物の発現機構解明のために良質な単結晶は不可欠である。フラックス法とFZ法を用いランタニド系、ビスマス系、電子ド-ピング型と系統立てて単結晶を合成した。
先ずフラックス法の結果から述べる。BSCCOの成膜の媒体としてアルカリハライドフラックスの適用の可能性を探った。Bi、Sr、Ca、Cuの硝酸塩を出発原料としこれらの混合物を500℃以下で仮焼して得たものを溶質とし、KBr溶媒に対して上記溶質を混じ、一定温度で保持後徐冷することによりBSCCOの単結晶化を試みた。溶質の原子組成が得られる相の組成および物性に強く影響を与えることを確認した。
R-Ba-Cu-O系(R=希土類元素)の焼結物質を溶質としCuOまたはPb0_2をフラックスとし白金るつぼを用いて組成、加熱、徐冷条件を調整することによりR_2Ba_2CuPt0_8、R_2Ba_3Cu_2Pt0_<10>(R=Er,Ho,Y)、Ba_4CuPt_20_9の3種の新化合物単結晶を得た。特に最初の化合物は斜方晶系でそのb軸方向に沿って-0^<-2>-Cu^<+2>-0^<-2>-Pt^<+4>-0^<-2>-の一次元導電鎖を有し興味ある電気的磁気的挙動を示すことが判った。
Nd_2Cu0_4単結晶を赤外炉を用いたTSFZ法により育成しした。溶媒はCu0である。1気圧0_2、帯移動速度0.7mm/hで得られた典型的な育成ボ-ルでは優先成長は等価なa tetra軸の一方にのみ起こり、したがってこの方向に伸長した柱状形態を呈した。四軸X線解析による室温におけるORTEPダイヤグラムによれば01サイトの席占有率はほぼ1、02サイトでは0.92と求められた。与えられた格子定数a=b=3.9428A、C=12.068Aより式(Nd_<1-x>Ce)_2Cu0_4でx=0.07程度であると見積られた。as-grownの結晶は900℃Arの下での数時間のアニ-ルにより超伝導性を示した。単結晶を試料として高温X線により、同等雰囲気下でのアニ-ル時における結晶構造変化を調べた結果900℃ 5h正方晶-斜方晶相変化を観測した。

研究成果

• [文献書誌] T.Shishido: "Growth of Single Crystsls in the Bi-Sr-Ca-Cu-0 System Using KCl as a Flux" Jpn.J.Appl.Phys.28. L791-L793 (1989)
• [文献書誌] N.Toyota: "Semiconductivity in a Double Zig-Zag Chain Complex Oxide(RE)_2Ba_2CuPt0_8(RE=Y,Er,Ho)" J.Phys.:Condens.Matter. 1. 3721-3726 (1989)
• [文献書誌] T.Shishido: "New Pt Complex Oxides R_2Ba_2CuPt0_8(R=Er,Ho,Y),R_2Ba_3Cu_2Pt0_<10>(R=Er,Ho,Y)and Ba_4Pt_2Cu0_9" Mol.Cryst.Liq.Cryst.,Gorden and Breach Science Publishers.
• [文献書誌] Y.Saito: "Structure of Ho_2Ba_2Cu_<1.1>Pt_<0.9>O_8" Acta Cryst C(in press).
• [文献書誌] N.Toyota: "Anti-Ferromagnetic Correlations in the Double Zig-Zag Chain Complex Oxide Er_2Ba_2CuPt0_8" Proceeding of Yamada Conference XXV on Magnetic Phase Transition. 13-16
• [文献書誌] K.Ukei: "Structure of Ba_4CuPt_2O_9" Acta Cryst C.
• [文献書誌] T.Shishido: "Growth of Bi-Based Oxide Superconducting Crystals by the KBr Flux Method" J.Crystal Growth.
• [文献書誌] Y.Saito: "Growth of a New Compound Ba_4CuPt_20_9" J.Crystal Growth.
• [文献書誌] Y.Koike: "Correlation between Tc and hole concentration in the cation-substituted Bi_2Sr_2CaCu_20_<8+δ> System" Physica c. 159. 105-110 (1989)
• [文献書誌] T.Kajitani: "Crystal Structure of Tetragonal form of La_2Ni0_<4+x>" J.Phys Soc.Japan. 58. 3616-3623 (1989)
• [文献書誌] T.Kajitani: "Tetragonal-orthorhombic phase transition of La_2Co0_<4-x>" J.Phys.Soc.Japan. (1989)
• [文献書誌] S.Sugai: "High energy spin excitations in the insulating phases of high Tc superconducting cuprates and La_2Ni0_4" Phys.Rev.