(57)【要約】【課題】  Ｂｉ系超電導体に有効な磁束ピニング領域を導入することにより、臨界電流密度が高いＢｉ系超電導体、超電導線材および超電導機器を提供する。【解決手段】    Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子とＦｅ原子またはＹ原子を含むＢｉ系超電導体であって、Ｃｕ原子およびＦｅ原子の合計量に対するＦｅ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下、または、Ｃａ原子およびＹ原子の合計に対するＹ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下であることを特徴とするＢｉ系超電導体。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子およびＦｅ原子を含むＢｉ系超電導体であって、
前記Ｃｕ原子および前記Ｆｅ原子の合計量に対する前記Ｆｅ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下であることを特徴とするＢｉ系超電導体。
【請求項２】
Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子およびＹ原子を含むＢｉ系超電導体であって、
前記Ｃａ原子および前記Ｙ原子の合計量に対する前記Ｙ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下であることを特徴とするＢｉ系超電導体。
【請求項３】
さらにＰｂ原子を含む請求項１または請求項２に記載のＢｉ系超電導体。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載のＢｉ系超電導体を含む超電導線材。
【請求項５】
請求項４に記載の超電導線材を含む超電導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臨界電流密度が高いＢｉ系超電導体、超電導線材および超電導機器に関し、詳しくは、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子に加えて、Ｆｅ原子またはＹ原子を含むＢｉ系超電導体、これを含む超電導線材、さらにこれを含む超電導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｂｉ２２１２（Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ）、Ｂｉ（Ｐｂ）２２２３（（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δ、ここで０＜ｐ＜０．２５）などのＢｉ系超電導体は、高温酸化物超電導体の代表的なものとして、超電導線材などの用途に用いられている。
【０００３】
超電導体材料をさらに高温および／または高磁場下における使用を可能とするためには、超電導材料に有効な磁束ピニング領域を導入することが重要とされている。超電導キャリアの凝縮エネルギーの局部的な急激な変化領域に磁束がピニングされやすいため、超電導領域の一部に結晶の格子欠陥、ディスロケーション、結晶粒界、小さな析出物を導入することにより、その部分の超電導状態が破壊されて磁束ピニング領域が形成されるものと考えられている。
【０００４】
Ｂｉ系超電導体についても、Ｂｉ系超電導体に磁束ピニング領域を導入する検討がされてきた。たとえば、Ｂｉ２２１２において、Ｂｉサイト（超電導体結晶においてＢｉが配置される場所をいう、以下同じ）にＰｂを多量にドーピングすることによりＢｉサイトのＢｉ原子の一部がＰｂ原子により置換されたＢｉ（Ｐｂ）２２１２（（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ、ここで０＜ｐ＜０．２５）は、Ｂｉ２２１２に比べて高い臨界電流密度および磁束ピニング力（磁束をピン止めする力、以下同じ）を有することが報告されている（非特許文献１および非特許文献２を参照）。
【０００５】
しかし、上記Ｂｉ系超電導体は、互いに垂直な軸であるａ軸、ｂ軸およびｃ軸から形成される結晶軸においてｃ軸に垂直なａｂ面に平行なＣｕＯ2面層が超電導層として機能する層状構造を有するため、ｃ軸に平行な磁束をピニングする力が小さいため、Ｂｉ系超電導体に有効な磁束ピニング領域を形成することが困難と考えられていた。
【非特許文献１】I. Chong，他８名、“High Critical Current Density in the Heavily Pb-Doped Bi2Sr2CaCu2O8+δ Generation of Novel Pinning Centers”，Science276，770(1997)
【非特許文献２】J. Shimoyama，他６名、 “Strong Flux Pinning up to Liquid Nitrogen Temperature Discovered in Heavily Pb-Doped and Oxygen Controlled Bi2212 Single Crystals”，Physica C 281，69(1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、Ｂｉ系超電導体に有効な磁束ピニング領域を導入することにより、臨界電流密度が高いＢｉ系超電導体、超電導線材および超電導機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子およびＦｅ原子を含むＢｉ系超電導体であって、Ｃｕ原子およびＦｅ原子の合計量に対するＦｅ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下であることを特徴とするＢｉ系超電導体である。
【０００８】
また、本発明は、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子およびＹ原子を含むＢｉ系超電導体であって、Ｃａ原子およびＹ原子の合計量に対するＹ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下であることを特徴とするＢｉ系超電導体である。
【０００９】
本発明にかかるＢｉ系超電導体において、さらにＰｂ原子を含むことができる。
また、本発明は、上記のＢｉ系超電導体を含む超電導線材である。さらに本発明は、上記超電導線材を含む超電導機器である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、臨界電流密度が高いＢｉ系超電導体、超電導線材および超電導機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施形態１）
本発明にかかる１つのＢｉ系超電導体は、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子およびＦｅ原子を含むＢｉ系超電導体であって、Ｃｕ原子およびＦｅ原子の合計量に対するＦｅ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下であることを特徴とする。
【００１２】
本実施形態のＢｉ系超電導体は、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子を含むＢｉ系超電導体のＣｕサイトのＣｕ原子の一部がＦｅ原子に置換されているものである。以下、図３に基づいて具体的に説明する。
【００１３】
Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子を含むＢｉ系超電導体には、特に制限はなく、たとえば、図３（ａ）に示すＢｉ２２１２、図３（ｂ）に示すＢｉ２２２３などが、臨界温度の高い観点から好ましく挙げられる。図３（ａ）を参照して、Ｂｉ２２１２は、ＢｉＯ面層、ＳｒＯ面層、ＣｕＯ2面層、Ｃａ面層、ＣｕＯ2面層、ＳｒＯ面層、ＢｉＯ面層が積層した構造を有している。図３（ａ）を参照して、Ｂｉ２２２３は、ＢｉＯ面層、ＳｒＯ面層、ＣｕＯ2面層、Ｃａ面層、ＣｕＯ2面層、Ｃａ面層、ＣｕＯ2面層、ＳｒＯ面層、ＢｉＯ面層が積層した構造を有している。ここで、Ｂｉ２２１２およびＢｉ２２２３は、いずれもＣｕＯ2面層が超電導層である。
【００１４】
図３を参照して、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含む原料に、Ｆｅ原子を含む材料をドーピングすることにより、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子を含むＢｉ系超電導体（Ｂｉ２２１２、Ｂｉ２２２３）のＣｕサイトのＣｕ原子の一部がＦｅ原子に置換されたＢｉ系超電導体（Ｆｅドープされている系超電導体という、以下同じ）が形成される。本実施形態にかかるＦｅドープされているＢｉ系超電導体としては、たとえば、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ（Ｃｕ1-xＦｅx）2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2（Ｃｕ1-xＦｅx）3Ｏ10+δなどが挙げられる。
【００１５】
Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含むＢｉ系超電導体において、ＣｕサイトのＣｕ原子の一部をＦｅ原子に置換することによって、その部分の超電導層であるＣｕＯ2面層が破壊されて、磁束ピニング力の高い有効なピニング領域が形成される。このため、ＦｅドープされているＢｉ系超電導体（たとえば、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ（Ｃｕ1-xＦｅx）2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2（Ｃｕ1-xＦｅx）3Ｏ10+δ）は、ＦｅドープされていないＢｉ系超電導体（たとえば、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δ）に比べて、大きな磁束ピニング力を有し、高い臨界電流密度が得られる。
【００１６】
本実施形態のＦｅドープされているＢｉ系超電導体においては、Ｃｕ原子およびＦｅ原子の合計量に対するＦｅ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下である。すなわち、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ（Ｃｕ1-xＦｅx）2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2（Ｃｕ1-xＦｅx）3Ｏ10+δにおいて、ｘは０．０００１≦ｘ≦０．０１以下である。Ｆｅ原子の含有量が０．０１原子％未満であると、磁束をピニングするのに十分なピニング領域を形成することができないため、超電導体の磁束ピニング力および臨界電流密度は増大しない。一方、Ｆｅ原子の含有量が１原子％を超えると、超電導体内に磁束ピニング領域が多く形成され、超電導領域が低減するため、超臨界電流密度が低下する。かかる観点から、Ｃｕ原子およびＦｅ原子の合計量に対するＦｅ原子の含有量は、０．０５原子％以上０．５原子％以下がより好ましく、０．１原子％以上０．３原子％以下であることがさらに好ましい。
【００１７】
なお、本実施形態においては、Ｆｅ原子がドーピングされているＢｉ系超電導体について説明したが、原子の性質の類似性から、Ｃｏ原子またはＮｉ原子がドーピングされる場合についても、同様の効果が期待できる。
【００１８】
（実施形態２）
本発明にかかる他のＢｉ系超電導体は、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子、Ｏ原子およびＹ原子を含むＢｉ系超電導体であって、Ｃａ原子およびＹ原子の合計量に対するＹ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下であることを特徴とする。
【００１９】
本実施形態のＢｉ系超電導体は、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含むＢｉ系超電導体のＣａサイトのＣａ原子の一部がＹ原子に置換されているものである。以下、図３に基づいて具体的に説明する。
【００２０】
Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含むＢｉ系超電導体には、特に制限はなく、たとえば、図３（ａ）に示すＢｉ２２１２、図３（ｂ）に示すＢｉ２２２３などが、臨界温度の高い観点から好ましく挙げられる。図３（ａ）を参照して、Ｂｉ２２１２は、ＢｉＯ面層、ＳｒＯ面層、ＣｕＯ2面層、Ｃａ面層、ＣｕＯ2面層、ＳｒＯ面層、ＢｉＯ面層が積層した構造を有している。図３（ａ）を参照して、Ｂｉ２２２３は、ＢｉＯ面層、ＳｒＯ面層、ＣｕＯ2面層、Ｃａ面層、ＣｕＯ2面層、Ｃａ面層、ＣｕＯ2面層、ＳｒＯ面層、ＢｉＯ面層が積層した構造を有している。ここで、Ｂｉ２２１２およびＢｉ２２２３は、いずれもＣｕＯ2面層が超電導層である。
【００２１】
図３を参照して、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含む原料に、Ｙ原子を含む材料をドーピングすることにより、Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含むＢｉ系超電導体（Ｂｉ２２１２、Ｂｉ２２２３）のＣａサイトのＣａ原子の一部がＹ原子に置換されたＢｉ系超電導体（ＹドープされているＢｉ系超電導体という、以下同じ）が形成される。本実施形態にかかるＹドープされているＢｉ系超電導体としては、たとえば、Ｂｉ2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）Ｃｕ2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）2Ｃｕ3Ｏ10+δなどが挙げられる。
【００２２】
Ｂｉ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含むＢｉ系超電導体において、ＣａサイトのＣａ原子の一部をＹ原子に置換することによって、Ｃａ原子より原子価が大きく原子半径の小さいＹ原子は、Ｃａ原子より強くＣｕＯ2面層内のＯ原子を引きつけるため、その部分の超電導層であるＣｕＯ2面層が局所的な格子変形を受けて、超電導性が失われ磁束ピニング力の高い有効なピニング領域が形成される。このため、ＹドープされているＢｉ系超電導体（たとえば、Ｂｉ2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）Ｃｕ2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）2Ｃｕ3Ｏ10+δ）は、ＦｅドープされていないＢｉ系超電導体（たとえば、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δ）に比べて、大きな磁束ピニング力を有し、高い臨界電流密度が得られる。
【００２３】
本実施形態のＹドープされているＢｉ系超電導体においては、Ｃａ原子およびＹ原子の合計量に対するＹ原子の含有量が０．０１原子％以上１原子％以下である。すなわち、Ｂｉ2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）Ｃｕ2Ｏ8+δ、Ｂｉ2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）2Ｃｕ3Ｏ10+δにおいて、ｙは０．０００１≦ｙ≦０．０１以下である。Ｙ原子の含有量が０．０１原子％未満であると、磁束をピニングするのに十分なピニング領域を形成することができないため、超電導体の磁束ピニング力および臨界電流密度が低下する。一方、Ｙ原子の含有量が１原子％を超えると、超電導体内にピニング領域が多く形成され、超電導領域が低減するため、超臨界電流密度が低下する。かかる観点から、Ｃｕ原子およびＦｅ原子の合計量に対するＦｅ原子の含有量は、０．０５原子％以上０．５原子％以下がより好ましく、０．１原子％以上０．３原子％以下であることがさらに好ましい。
【００２４】
なお、本実施形態においては、Ｙ原子がドーピングされているＢｉ系超電導体について説明したが、原子の性質の類似性から、元素番号が５７から７１までのランタノイド元素の原子がドーピングされる場合についても、同様の効果が期待できる。
【００２５】
（実施形態３）
本発明にかかるさらに他のＢｉ系超電導体は、上記実施形態１または実施形態２において、さらにＰｂ原子を含む。すなわち、図３を参照して、上記実施形態１のＦｅドープされているＢｉ系超電導体または実施形態２のＹドープされているＢｉ系超電導体において、ＢｉサイトのＢｉ原子の一部がＰｂ原子に置換されているものである。ＢｉサイトのＢｉ原子の一部をＰｂ原子に置換することによって、Ｂｉ系超電導体の電気的磁気的な異方性が低減するため、磁束ピニング力が増大する。この場合において、有効なピニング領域を形成するためには、Ｐｂ原子のドープ量、すなわち、Ｂｉ原子およびＰｂ原子の合計量に対するＰｂ原子の含有量は、大きいことが必要であり、１原子％以上３０原子％以下であることが好ましく、１０原子％以上２０原子％以下であることがより好ましい。
【００２６】
本実施形態のＢｉ系超電導体としては、たとえば、（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2Ｃａ（Ｃｕ1-xＦｅx）2Ｏ8+δ、（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2Ｃａ2（Ｃｕ1-xＦｅx）3Ｏ10+δなどのＦｅドープされているＢｉ（Ｐｂ）系超電導体、（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）Ｃｕ2Ｏ8+δ、（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2（Ｃａ1-yＹy）2Ｃｕ3Ｏ10+δなどのＹドープされているＢｉ（Ｐｂ）系超電導体が挙げられる。
【００２７】
（実施形態４）
本発明にかかる１つの超電導線材は、上記実施形態１から実施形態３までのいずれかのＢｉ系超電導体を含む線材である。実施形態１から実施形態３までのＢｉ系超電導体は、磁束ピニング力が大きく、臨界電流密度が大きいことから、臨界電流密度の高い超電導線材が得られる。
【００２８】
本実施形態の超電導線材の製造方法は、特に制限はなく、以下のようにして行なうことができる。たとえば、ＦｅドープされているＢｉ（Ｐｂ）系超電導体は、原料としてＢｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯ、ＰｂＯとＦｅＯおよび／またはＦｅ2Ｏ3とを目的とするＢｉ（Ｐｂ）系超電導体の化学量論比に応じて配合、混合した後、７００℃〜９００℃の温度で焼成して、目的のＢｉ（Ｐｂ）系超電導体を得る。また、ＹドープされているＢｉ（Ｐｂ）系超電導体は、原料としてＢｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯ、ＰｂＯとＹ2Ｏ3とを目的とするＢｉ（Ｐｂ）系超電導体の化学量論比に応じて配合、混合した後、７００℃〜９００℃の温度で焼成して、目的のＢｉ（Ｐｂ）系超電導体を得る。
【００２９】
次に、上記のいずれかの方法により得られたＢｉ（Ｐｂ）系超電導体を粉砕してＡｇなどの金属管に充填し伸線する。伸線した線材を圧延した後、８００℃〜９００℃の熱処理を加えて、Ｂｉ（Ｐｂ）系超電導体の結晶を成長させる。必要に応じて、熱処理後の線材を２次圧延した後、８００℃〜９００℃の２回目の熱処理を加えてＢｉ（Ｐｂ）系超電導体の結晶をアニーリングして、超電導キャリアを制御することができる。なお、必要があれば、３次以上の圧延および３回以上の熱処理を行なうこともできる。
【００３０】
このようにして得られる超電導線材は、ＦｅドープされているまたはＹドープされている臨界電流密度の高いＢｉ系超電導体を有しているため、高い臨界電流密度が得られる。
【００３１】
（実施形態５）
本発明にかかる超電導機器は、臨界電流密度が高い実施形態４の超電導線材を含んでいるため、優れた超電導特性を有する。ここで、超電導機器は、上記超電導線材を含むものであれば特に制限なく、超電導ケーブル、超電導変圧器、超電導限流器、超電導電力貯蔵装置などが挙げられる。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
原料として、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯおよびＰｂＯと、ＦｅＯおよび／またはＦｅ2Ｏ3とを、Ｂｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2Ｃａ（Ｃｕ0.998Ｆｅ0.002）2Ｏ8+δの標準組成となるような化学量論比で配合、混合した後、８００℃で２４時間焼成して、Ｂｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2Ｃａ（Ｃｕ0.998Ｆｅ0.002）2Ｏ8+δ多結晶を得た。この多結晶を原料として、Ｏ2ガスとＡｒガスとの混合ガス（Ｏ2ガス：Ａｒガス＝５体積％：９５体積％）雰囲気下でフロートゾーン法により、Ｆｅ原子が０．２原子％ドープされているＢｉ（Ｐｂ）２２１２の化学量論比にほぼ等しい化学組成を有するＢｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2Ｃａ（Ｃｕ0.998Ｆｅ0.002）2Ｏ8+δ単結晶を得た。得られた単結晶の磁化率をＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）型磁束計（Quantum Design社製MPMS-XL5S）を用いて測定した。ここで、磁化率の測定は、結晶軸のｃ軸に平行な方向に印加された磁場雰囲気下２０Ｋで行なった。臨界電流密度（Ｊｃ）は、拡張されたビーン（Ｂｅａｎ）モデルに基づいて、磁化率ヒステリシスループ幅から算出した。また、磁束ピニング力（Ｆｐ）は、Ｊｃ（臨界電流密度）×Ｂ（磁束密度）から算出した。なお、単結晶の化学組成は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分析法、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）−ＥＤＸ（エネルギー分散Ｘ線）分光法、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）−ＥＤＸ分光法による測定から確認した。結果を図１および図２にまとめた。
【００３３】
（実施例２）
原料として、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯおよびＰｂＯと、Ｙ2Ｏ3とを、Ｂｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2（Ｃａ0.998Ｙ0.002）Ｃｕ2Ｏ8+δの標準組成となるような化学量論比で配合、混合した後、８００℃で２４時間焼成して、Ｂｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2（Ｃａ0.998Ｙ0.002）Ｃｕ2Ｏ8+δ多結晶を得た。この多結晶を原料として、Ｙ原子が０．２原子％ドープされているＢｉ（Ｐｂ）２２１２の化学量論比にほぼ等しい化学組成を有するＢｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2（Ｃａ0.998Ｙ0.002）Ｃｕ2Ｏ8+δ単結晶を得たこと以外は、実施例１と同様にして、磁化率を測定し、臨界電流密度（Ｊｃ）および磁束ピニング力（Ｆｐ）を算出するとともに、その化学組成を確認した。結果を図１および図２にまとめた。
【００３４】
（比較例１）
原料として、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯおよびＰｂＯを、Ｂｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δの標準組成となるような化学量論比で配合、混合した後、８００℃で２４時間焼成して、Ｂｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ多結晶を得た。この多結晶を原料として、Ｂｉ（Ｐｂ）２２１２の化学量論比にほぼ等しい化学組成を有するＢｉ1.5Ｐｂ0.6Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ単結晶を得たこと以外は、実施例１と同様にして、磁化率を測定し、臨界電流密度（Ｊｃ）および磁束ピニング力（Ｆｐ）を算出するとともに、その化学組成を確認した。結果を図１および図２にまとめた。
【００３５】
（比較例２）
原料として、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3およびＣｕＯを、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δの標準組成となるような化学量論比で配合、混合した後、８００℃で２４時間焼成して、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ多結晶を得た。この多結晶を原料として、Ｂｉ２２１２の化学量論比にほぼ等しい化学組成を有するＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8+δ単結晶を得たこと以外は、実施例１と同様にして、磁化率を測定し、臨界電流密度（Ｊｃ）および磁束ピニング力（Ｆｐ）を算出するとともに、その化学組成を確認した。結果を図１および図２にまとめた。
【００３６】
図１および図２から明らかなように、Ｆｅ原子を０．２原子％ドープしているＢｉ（Ｐｂ）２２１２は、２０Ｋにおいて２０ｋＯｅ以下の磁場雰囲気下において、Ｂｉ（Ｐｂ）２２１２よりも臨界電流密度および磁束ピニング力が高かった。また、Ｙ原子を０．２原子％ドープしているＢｉ（Ｐｂ）２２１２は、２０Ｋにおいて５０ｋＯｅ以下の磁場雰囲気下において、Ｂｉ（Ｐｂ）２２１２よりも臨界電流密度および磁束ピニング力が高かった。また、上記の結果は、Ｆｅ原子ドープまたはＹ原子ドープによる臨界電流密度および磁束ピニング力の増大が、Ｂｉ系超電導体の標準化学式の化学量論比にほぼ等しい化学組成を有するサンプルにおいて得られたものであり、その信頼性は極めて高いと考えられる。
【００３７】
図１と図２との対比から、Ｂｉ系超電導体の磁束ピニング力の増大に対応してそのＢｉ系超電導体の臨界電流密度が増大していることがわかる。このことから、Ｂｉ系超電導体に０．０１原子％以上１原子％以下の少量のＦｅ原子またはＹ原子をドーピングして、有効な磁束ピニング領域を形成することができること、およびこのような磁束ピニング領域の形成により臨界電流密度を増大させる方法は、広く適用可能と考えられる。
【００３８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】Ｂｉ系超電導体の磁場と臨界電流密度との関係を示す図である。
【図２】Ｂｉ系超電導体の磁場と磁束ピニング力との関係を示す図である。
【図３】Ｂｉ系超電導体の結晶構造を示す模式図である。（ａ）はＢｉ２２１２を示し、（ｂ）はＢｉ２２２３を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ，２ａ  Ｆｅ原子が０．２原子％ドープされているＢｉ（Ｐｂ）２２１２、１ｂ，２ｂ  Ｙ原子が０．２原子％ドープされているＢｉ（Ｐｂ）２２１２、１ｃ，２ｃ  Ｂｉ（Ｐｂ）２２１２、１ｄ，２ｄ  Ｂｉ２２１２。
【図１】
2006306686.tif 000003
【図２】
2006306686.tif 000004
【図３】
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