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超伝導化合物及びその製造方法 コモンズ

国内特許コード P110003740
整理番号 BE060P09
掲載日 2011年6月28日
出願番号 特願2006-155255
公開番号 特開2007-320829
登録番号 特許第5196339号
出願日 平成18年6月2日(2006.6.2)
公開日 平成19年12月13日(2007.12.13)
登録日 平成25年2月15日(2013.2.15)
発明者
  • 細野 秀雄
  • 神原 陽一
  • 平野 正浩
  • 神谷 利夫
  • 菅沼 健太郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 超伝導化合物及びその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】ペロブスカイト型銅酸化物において、100Kを超える高温超電導体が見出され
ているが、まだ、室温超伝導体は見出されていない。
【解決手段】化学式LaFeOPh(Phは、P、As及びSbのうちの少なくとも1種
)で示され、ZrCuSiAs型(空間群P4/nmm)の結晶構造を有する化合物で超
伝導転移を見出した。LaFeOPhは、一般化学式LnMOPn(Mは遷移金属)で示
される遷移金属イオンを骨格構造に有する層状構造化合物群の一員である。ここで、Ln
は、Y及び希土類金属元素(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,
Ho,Er,Tm、Yb,Lu)の少なくとも一種であり、Mは,遷移金属元素(Fe,
Ru,Os)の少なくとも一種であり、Pnは、プニクタイド元素(N,P,As,Sb
)の少なくとも一種である。この化合物はFイオンの添加などにより、キャリア数を変化
させ、転移温度を制御できる。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


1911年に水銀において超伝導現象が見出されて以来、数多くの化合物において超伝
導が見出され、超伝導磁石及び磁気センサ(SQUID)などとして実用化されている。また
、高温超電導体(ペロブスカイト型銅酸化物)が発見されて以来、室温超伝導体を目指し
た材料の研究開発が活発に行われ、超伝導転移温度(Tc)が100Kを超える超伝導化合
物が見出された。



ペロブスカイト型銅酸化物の超伝導発現機構についても理解が進んでいる(例えば、非
特許文献1、2)。また、銅以外の遷移金属イオンを含む化合物、あるいは新規化合物と
して、SrRuO(Tc=0.93K)(非特許文献3)、二ホウ化マグネシウム(
Tc=39K)(非特許文献4、特許文献1)、Na0.3CoO・1.3HO(T
c=5K)(非特許文献5、特許文献2,3)などが新たに見出された。



伝導帯バンド幅に比べて、伝導電子間の相互作用が大きな強相関電子系化合物は、d電
子の数が特定の値の場合に、高い超伝導転移温度を有する超伝導体となる可能性が高いこ
とが知られている。強相関電子系は、遷移金属イオンを骨格構造に有する層状化合物で実
現されている。こうした層状化合物の多くは、モット絶縁体で、室温で反強磁 性体であ
る。



しかし、例えば、ペロブスカイト型銅酸化物であるLaCuOでは、La3+イオ
ンサイトにSr2+イオンを添加したLa2-xSrCuOにおいて、xの値が0.
05から0.28の範囲では、金属伝導を示すスピングラス状態となり、低温で超伝導体
状態が観測され、x=0.15で最高のTc=40Kが得られている(非特許文献6)。



すなわち、強電子相関系では、d電子の数が特定の値のとき、金属伝導を示すスピング
ラス状態となり、温度を低温にすると、ある特定温度(超伝導転移温度)以下で、超伝導
状態へ転移する。さらに、この超伝導体の転移温度は伝導キャリアの数によって5Kから
40Kまで変化する。また、酸素同位体置換により、転移温度が変化することから、格子
振動及び電子間相互作用が複合的に超伝導発生機構に関与していることが知られている。



【非特許文献1】
津田惟雄、那須奎一郎、藤森敦、白鳥紀一 改訂版「電気伝導性酸化物」,pp.350~452,裳華房,(1993)
【非特許文献2】
前川禎通,応用物理,Vol..75,No.1,pp.17-25,(2006)
【非特許文献3】
Y.Maeno、H.Hashimoto, K.Yoshida S.Nishizaki T.Fujita J.G.Bednorz F.Lichtenberg,Nature,372,pp.532-534(1994)
【非特許文献4】
J. Nagamatsu、N. Nakagawa, T. Muranaka Y.Zenitani and J.Akimitsu,Nature,410,pp.63-64,(2001)
【非特許文献5】
K.Takada H.Sakurai E.Takayama-Muromachi F.Izumi R.A.Dilanian T.Sasaki,Nature,422,pp.53-55,(2003)
【非特許文献6】
J.B.Torrance et al.,Phys.Rev.,B40,pp.8872-8877,(1989)
【特許文献1】
特開2002-211916号公報
【特許文献2】
特開2004-262675号公報
【特許文献3】
特開2005-350331号公報

産業上の利用分野


本発明は、Feイオンを骨格構造に有する層状超伝導化合物及びその製造方法に関する

特許請求の範囲 【請求項1】
化学式LaFeOPh(Phは、P、As及びSbのうちの少なくとも1種)で示され、
ZrCuSiAs型(空間群P4/nmm)の結晶構造を有することを特徴とする超伝導
化合物。

【請求項2】
フッ素をドープした化学式LaFeOPh:F(Phは、P、As及びSbのうちの少な
くとも1種)で示され、ZrCuSiAs型(空間群P4/nmm)の結晶構造を有する
ことを特徴とする超伝導化合物。

【請求項3】
焼結体からなることを特徴とする請求項1又は2記載の超伝導化合物。

【請求項4】
薄膜からなることを特徴とする請求項1又は2記載の超伝導化合物。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006155255thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO/SORST 透明酸化物のナノ構造を活用した機能開拓と応用展開 領域
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