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(In Japanese)鉄系超電導物質及びその製造方法

Patent code P170013967
File No. (S2013-1242-N0)
Posted date Apr 7, 2017
Application number P2015-539039
Patent number P6403123
Date of filing Aug 29, 2014
Date of registration Sep 21, 2018
International application number JP2014072770
International publication number WO2015045733
Date of international filing Aug 29, 2014
Date of international publication Apr 2, 2015
Priority data
  • P2013-199997 (Sep 26, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)澤 博
  • (In Japanese)片山 尚幸
  • (In Japanese)細野 秀雄
  • (In Japanese)野原 実
  • (In Japanese)工藤 一貴
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人岡山大学
  • (In Japanese)国立大学法人名古屋大学
  • (In Japanese)国立大学法人東京工業大学
Title (In Japanese)鉄系超電導物質及びその製造方法
Abstract (In Japanese)希土類元素の含有率が少ない層間物質からなる鉄系超電導物質を提供すること。
化学式Ca1-xRxFeAs2で示され、CaFeAs2型で、空間群P21の結晶構造を有し、Rは、La、Ce、Pr、Ndから選ばれる少なくとも1つの軽希土類元素であり、原子比xが0.08≦x≦0.24であることを特徴とする超電導物質。CaFeAs2型構造は、FeAs層とCa1-xRxAs層の交互積層構造であり、Ca1-xRxAs層が、Ca1-xRx層-As2層-Ca1-xRx層の3層からなる層間物質であり、Rをドープすることにより前記超電導物質となる。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

2006年から2008年にかけて、東京工業大学の細野秀雄教授のグループにより、鉄系超電導物質が発見された(特許文献1~4、非特許文献1~3)。この発見を契機に、様々な鉄系超電導物質が開発された(非特許文献4)。

FeAs層を有する鉄系超電導物質は、超電導を担うFeAs層と層間物質が交互に積層した積層構造を特徴とする。この層間物質として、アルカリ金属イオン(Li、Na)、アルカリ土類金属イオン(Ca、Sr、Ba)、蛍石構造の酸化物RO(ただし、Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gdから選ばれる希土類元素の少なくとも1種)、蛍石構造のフッ化物AF(ただし、Aは、Ca、Sr、Baから選ばれるアルカリ土類元素の少なくとも1種)、ペロブスカイト構造及び岩塩構造からなる遷移金属酸化物(Sr4V2O6など)などが知られている。

これらの層間物質のうち、蛍石構造の酸化物ROを層間物質としたRFeAsOが最も高い温度で超電導を示す。しかしながら、RFeAsOは、組成比で25%の希土類元素を含む。鉄系超電導物質を応用していく為には、高価な希土類元素の含有率が少ない層間物質を見出すことが望まれていた。

AeFe2As2(Ae=Ca,Sr,Ba)は、非ドープでは超電導を示さないが、希土類元素R(R=La,Ce,Pr,Nd)をドープすることで超電導転移温度(Tc)が40K以上の高い温度で超電導を示すことが報告されている(非特許文献5、6)。

本発明者らは、FeAs面を有する鉄系超伝導体において、FeAs面のFeを部分的にPtに置換するとともに原子空孔を導入してコドーピングした鉄系超伝導体Ca(Fe1-xPtx2-δAs2(xは、0.3≦x≦0.4、δは、0.4≦δ≦0.6)に係る発明を特許出願した(特許文献5)。また、本発明者らは、CaFe2As2にLaとPを同時ドーピングすることでTcが45Kの超電導が発現することを報告した(非特許文献7)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、鉄系超電導物質及びその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
化学式Ca1-xRxFeAs2で示され、CaFeAs2型で、空間群P21の結晶構造を有
し、Rは、La、Ce、Pr、Ndから選ばれる少なくとも1つの軽希土類元素であり、
原子比xが0.08≦x≦0.24であることを特徴とする超伝導物質。

【請求項2】
 
請求項1記載のCaFeAs2型構造は、FeAs層とCa1-xRxAs層の交互積層構造
であり、Ca1-xRxAs層が、Ca1-xRx層-As2層-Ca1-xRx層の3層からなる層
間物質であり、Rは、La、Ce、Pr、Ndから選ばれる少なくとも1つの軽希土類元
素であり、Rをドープすることにより請求項1記載の超伝導物質となることを特徴とする
層状化合物。

【請求項3】
 
原料として、Caの粒又は粉末、前記R元素の粒又は粉末、FeAsの粒又は粉末、As
の粒又は粉末を組成比がCa1-xRxFeAs2(ただし、0.08≦x≦0.24)とな
るように秤量し、混合し、混合粒又は混合粉末を不活性雰囲気又は真空中、1050℃~
1100℃で溶融して合成反応させることを特徴とする請求項1に記載の超伝導物質の製
造法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015539039thum.jpg
State of application right Registered
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