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2012 年度 研究成果報告書

ストロンチウム-銅一酸素からなる高温超伝導体の合成と酸素原子整列によるTcの向上

研究課題

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研究課題/領域番号 22340094
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京大学

研究代表者

内田 慎一  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10114399)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
キーワード新高温超伝導体 / 酸素ドーピング / 頂点酸素原子配列 / 非希土類元素化合物 / Sr214単結晶 / 局所構造とTc / Tc=98.5K
研究概要

銅酸化物高温超伝導体の一つSr2CuO3+〓(Sr2CuO4-yは、最初に発見されたLa系と同じK2NiF4構造をもち、単位胞にCuO2面を1枚含む。Cuを囲む酸素八面体の頂点に位置する酸素原子そのものがドーパントであり、この酸素を規則整列させることで超伝導転移温度TcはLa系の倍以上、一層系としては最高の液体窒素温度77Kを20Kも上回わる98.5Kにも達することを本研究代表者を含むグループが実証した。この物質は、超伝導材料として、他の銅酸化物高温超伝導体にない優位性をもつ;(1)Sr,Cu,Oの3種類の元素だけで成り立つ、(2)これら3種類の元素には毒性がなく、また希土類や希少金属元素を必要としない、(3)ドーパント原子を整列させることが容易なため、格子乱れの無い超伝導体となる。しかしながら、純粋な単一相の試料作製が難しく、その物性研究が殆ど進んでいない。本研究は、この超伝導体の多結晶試料を高温・高圧下で合成し、さらに、1)塩素を含まない酸化剤の使用、2)ドーパント酸素の整列を促す低温アニール、3)Srの一部をBaに置換することによるTcの向上と最高Tcをもつ相の体積分率の増大を目標に実験を行った。その結果、Tcは100Kに迫るまで向上した。Tcが90Kを超える超伝導相の分率も向上したものの、単相試料の合成までには至らなかった。そこで、分率が確実に100%で同時に様々な物性測定が可能になるSr2CuO3+〓の単結晶成長の試みを開始した。CuO一次元鎖の物質Sr2CuO3の単結晶をフローティングゾーンで合成し、それを高圧・高温・高酸化雰囲気下でK2NiF4構造に変換することに成功した。Tcは未だ40Kで、更に改良の余地があるものの、電気抵抗率等物性測定が初めて可能になった。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Growth of Sr2CuO3+〓superconductor single crystals at high pressure2013

    • 著者名/発表者名
      W. Liang, Q. Q. Liu, L. Liu, T. Kakeshita, S.Uchida, and C. Q. Jin
    • 雑誌名

      Science China-Physics Mechanics & Astronomy

      巻: Vol. 56 ページ: 691-693

    • DOI

      DOI:10.1007/s11433-5031-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Forefront in the Elucidation of the Mechanism of High-Temperature Superconductivity2012

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: Vol. 51 ページ: 010002-1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 実験の進展-物性物理としての超伝導研究2011

    • 著者名/発表者名
      内田慎一
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: Vol.66 ページ: 754-761

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超伝導発現メカニズム探索の最先端2011

    • 著者名/発表者名
      内田慎一
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 80巻 ページ: 383-386

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cation effects in new superconductors Sr2CuO3+〓2010

    • 著者名/発表者名
      W. B. Gao, Q. Q. Liu, L. X. Yang, Y. Yu, F. Y.Li, X. C. Wang, J. L. Zhu, C. Q. Jin, and S. Uchida
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: Vol. 470 ページ: 19-20

    • DOI

      DOI:10.1016/j.physc.2010.01.007

    • 査読あり
  • [学会発表] 25 Years after YBCO2012

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida, Road to Higher Tc
    • 学会等名
      Symposium
    • 発表場所
      Hualien, Taiwan.
    • 年月日
      2012-04-12
  • [学会発表] Cation Effects in New Superconductors Sr2-xBaxCuO3+〓2010

    • 著者名/発表者名
      C. Q. Jin and S. Uchida
    • 学会等名
      9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S-IX)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan.
    • 年月日
      2010-09-12

URL: 

公開日: 2014-08-29  

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