(57)【要約】【課題】Ｂａ−Ｉｒ−Ｇｅに代表される３元系化合物の超伝導体を提供する。【解決手段】超伝導体は、化学式ＡＴＭ２Ｂ７（ＡはＣａ、ＳｒまたはＢａであり、ＴＭは遷移金属であり、ＢはＳｉ、ＧｅまたはＳｎである）で示され、上記ＴＭおよびＢからなるＴＭＢ層が積層し、斜方晶系Ａｍｍｍ結晶構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式ＡＴＭ２Ｂ７（ＡはＣａ、ＳｒまたはＢａであり、ＴＭは遷移金属であり、ＢはＳｉ、ＧｅまたはＳｎである）で示され、
上記ＴＭおよびＢからなるＴＭＢ層が積層し、斜方晶系Ａｍｍｍ結晶構造を有する超伝導体。
【請求項２】
上記ＴＭＢ層における上記Ｂの占有率は、５０％である請求項１に記載の超伝導体。
【請求項３】
上記ＡはＢａであり、上記ＴＭはＩｒであり、上記ＢはＧｅである請求項１または２に記載の超伝導体。
【請求項４】
化学式Ａ３ＴＭ４Ｂ１６（ＡはＣａ、ＳｒまたはＢａであり、ＴＭは遷移金属であり、ＢはＳｉ、ＧｅまたはＳｎである）で示され、
正方晶系Ｉ４／ｍｍｍ結晶構造を有する超伝導体。
【請求項５】
上記ＡはＢａであり、上記ＴＭはＩｒであり、上記ＢはＧｅである請求項４に記載の超伝導体。
【請求項６】
Ｃａ、ＳｒまたはＢａと、遷移金属と、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎとを混合する混合工程と、
上記混合工程によって得られた混合物を真空封入し、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱する加熱工程と、
を含む超伝導体の製造方法。
【請求項７】
上記混合物を加熱するときの昇温後の温度を保持する時間は８時間以上、４０時間以下である請求項６に記載の超伝導体の製造方法。
【請求項８】
上記混合工程における上記Ｃａ、ＳｒまたはＢａと、遷移金属と、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎとの混合比は、モル比で、１：２：７である請求項６または７に記載の超伝導体の製造方法。
【請求項９】
Ｃａ、ＳｒまたはＢａと、遷移金属と、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎとを混合する混合工程と、
上記混合工程によって得られた混合物を真空封入し、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱する加熱工程と、を含む超伝導体の製造方法。
【請求項１０】
上記加熱温度は７００℃であり、上記混合物を加熱するときの昇温後の温度を保持する時間は８時間以上、１００時間以下である請求項９に記載の超伝導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導体および超伝導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気抵抗がゼロになる性質を持つ超伝導体を利用した技術は、電気抵抗に伴う電力損失をゼロにすることができる。そのため、電力ケーブル、強磁場発生磁石、高性能検出器などのさまざまな応用が期待されている。
【０００３】
高い超伝導転移温度を有する超伝導体として知られている銅酸化物高温超伝導体は、セラミックであることに起因して加工性が良くない。また、銅酸化物超伝導体とは異なるタイプの超伝導体として、３８Ｋの超伝導転移温度を有するホウ化マグネシウムが知られている。ホウ化マグネシウムは、金属系の超伝導体であるため良好な加工性を有する反面、磁場中において臨界電流密度が低下する。
【０００４】
このような理由から、現在知られている超伝導体は、広く実用化されるには至っていない。実用化に向けて超伝導体が求められる要件は、高い超伝導転移温度、良好な加工性、高い磁場耐性、合成が容易であること、安定な物質であること、人間および環境に対して有害な元素をできるだけ含まないこと、など多岐にわたる。これらの要件を全て満たす超伝導体は、未だに発見されていないため、新規な超伝導体を発見するための探査が行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】"Clathrate formation in the systems Ba-Ir-Ge and Ba-{Rh, Ir}-Si: Crystal chemistry and phase relations", M. Falmbigl et al., Intermetallics, 36 (2013) P.61- P.72
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１には、クラスレート構造を有する３元系化合物が記載されており、その一例として、バリウム（Ｂａ）、イリジウム（Ｉｒ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）からなるＢａ−Ｉｒ−Ｇｅが挙げられる。これらの３元系化合物には、さまざまな物質組成比の化合物が多数存在し、それぞれの化合物について結晶構造のモデルが検討および提案されている。これらの３元系化合物群は、超伝導体となり得る元素と、磁性元素とを含んでいるため、超伝導を発現することが期待されている。しかし、これらの３元系化合物において超伝導体となる化合物は得られておらず課題となっている。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｂａ−Ｉｒ−Ｇｅに代表される３元系化合物において、超伝導体、および、その超伝導体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る超伝導体は、化学式ＡＴＭ２Ｂ７（ＡはＣａ、ＳｒまたはＢａであり、ＴＭは遷移金属であり、ＢはＳｉ、ＧｅまたはＳｎである）で示され、上記ＴＭおよびＢからなるＴＭＢ層が積層し、斜方晶系Ａｍｍｍ結晶構造を有する。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る超伝導体は、化学式Ａ３ＴＭ４Ｂ１６（ＡはＣａ、ＳｒまたはＢａであり、ＴＭは遷移金属であり、ＢはＳｉ、ＧｅまたはＳｎである）で示され、正方晶系Ｉ４／ｍｍｍ結晶構造を有する。
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る超伝導体の製造方法は、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ、遷移金属、および、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎを混合する混合工程と、上記混合工程によって得られた混合物を真空封入し、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱する加熱工程と、を含む。
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る超伝導体の製造方法は、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ、遷移金属、および、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎを混合する混合工程と、上記混合工程によって得られた混合物を真空封入し、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱する加熱工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、Ｂａ−Ｉｒ−Ｇｅに代表される３元系化合物において、超伝導体、および、その超伝導体の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る超伝導体の結晶構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る超伝導体の結晶構造を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る超伝導体における単結晶Ｘ線回折像を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係る超伝導体における単結晶Ｘ線回折像を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係る超伝導体における磁化率の温度依存性を示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係る超伝導体における抵抗率の温度依存性を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る超伝導体における磁化率の温度依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
（超伝導体の構造）
図１を参照しながら、本実施形態に係る超伝導体１０の構造について説明する。図１は、超伝導体１０の結晶構造を示す図であり、その単位格子を表している。
【００１５】
超伝導体１０は、化学式ＡＴＭ２Ｂ７（ＡはＣａ、ＳｒまたはＢａであり、ＴＭは遷移金属であり、ＢはＳｉ、ＧｅまたはＳｎである）で示され、上記ＴＭおよびＢからなるＴＭＢ層１１が積層し、斜方晶系Ａｍｍｍ結晶構造を有する。より具体的には、図１に示すように、超伝導体１０は、結晶のｃ軸方向に、ＡとＢとからなるＡＢ層１２、ＴＭ層１３、ＡとＢとかなるＡＢ層１４、ＴＭＢ層１１、ＡＢ層１４、ＴＭ層１３、ＡＢ層１２、ＴＭ層１３、ＡＢ層１４、ＴＭＢ層１１、ＡＢ層１４、ＴＭ層１３およびＡＢ層１２が積層してなる構造を有する。
【００１６】
上記構造を有する超伝導体１０は、実施例に後述するように超伝導特性を示す新規な超伝導体である。
【００１７】
上記ＴＭＢ層１１における上記Ｂの占有率は、５０％であり、これは単結晶試料を用いた精密Ｘ線構造解析法によって得られた値である。ここでＢの占有率とは、元素Ｂが配置され得るサイト（Ｂサイト）の数に対して、実際に元素Ｂが占有しているＢサイトの数の割合を意味する。より具体的には、それぞれのＴＭＢ層１１には、１６個のＢサイトが存在し、そのうち、Ｂ元素が占有しているＢサイトは８個である。ＴＭＢ層１１におけるＢサイトの占有率が５０％であることによって、ＡＴＭ２Ｂ７という化学式が矛盾することなく導かれる。
【００１８】
超伝導体１０において、Ａは、Ｃａ、ＳｒまたはＢａであればよく、なかでもＢａであることがより好ましい。また、ＴＭは、遷移金属であればよく、なかでもＩｒであることがより好ましい。また、Ｂは、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎであればよく、なかでもＧｅであることが好ましい。すなわち、超伝導体１０は、化学式ＡＴＭ２Ｂ７によって表される化合物のうち、ＢａＩｒ２Ｇｅ７であることがより好ましい。
【００１９】
本実施の形態に係る超伝導体は、２．０〜３．０Ｋの超伝導転移温度（Ｔｃ）を示す。例えば、後述する本実施形態の超伝導体の製造方法によって製造するＢａＩｒ２Ｇｅ７は、２．４〜２．７Ｋの超伝導転移温度（Ｔｃ）を示す。
【００２０】
（超伝導体の製造方法）
本実施形態に係る超伝導体１０の製造方法は、Ｃａ、ＳｒまたはＢａと、遷移金属と、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎとを混合する混合工程と、上記混合工程によって得られた混合物を真空封入し、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱する加熱工程と、を含む。
【００２１】
混合工程は、原料元素であるＣａ、ＳｒまたはＢａと、遷移金属と、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎとをそれぞれ秤量したうえで、たとえば乳鉢を用いて混合する工程である。ここで、混合する原料元素、遷移金属、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎの形状は、好ましくは粉末である。以下において、Ｃａ、ＳｒまたはＢａのことをＡとも表記し、遷移金属のことをＴＭとも表記し、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎのことをＢとも表記する。混合工程において用いる器具は、Ａ、ＴＭおよびＢの各粉末を均一に混合可能なものであればよく、乳鉢に限定されるものではない。
【００２２】
混合工程におけるＡ、ＴＭおよびＢの混合比は、Ａ：ＴＭ：Ｂ＝１：４：１２であることが好ましい。ここで、Ａ、ＴＭおよびＢの混合比はモル比である。Ａ：ＴＭ：Ｂ＝１：４：１２とし、後述する加熱工程および冷却工程を経ることによって、Ｔｃ＝２．４Ｋを有する単相の超伝導体１０が得られる。なお、Ａ、ＴＭおよびＢの混合比は、１：４：１２に限定されるものではなく、３：４：１３、１：１．９：６．７、２：４：１５などであってもよい。これらの混合比を採用し、後述する加熱工程および冷却工程を経ると、Ｔｃ＝２．７Ｋの超伝導体１０と、Ｔｃ＝５．４〜５．７Ｋの超伝導体２０の混晶が得られる。超伝導体２０の詳細については、実施形態２において説明する。
【００２３】
混合工程によって得られた混合物は、加熱工程を実施される際に、真空封入されていることが好ましい。真空封入の方法としては、石英管内に上記混合物を配置し、石英管内を真空状態にした後に封止する方法を用いてもよい。石英管内に真空封入されていることによって、加熱工程において上記混合物を加熱する際に、上記混合物の酸化、窒化などの好ましくない反応を抑制可能である。したがって、所望の超伝導体１０以外の化合物が生成することを抑制することができる。また、石英管は、高い耐熱性を有するため、上記混合物を高温下にて焼成することが可能である。
【００２４】
加熱工程は、真空封入された上記混合物を、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱することによって、上記混合物を焼成する工程である。上記加熱温度を７００℃以上、１１００℃以下に保つことによって、超伝導を示す超伝導体１０が得られる。加熱温度を７００℃以上、１１００℃以下に保持するために用いる器具は、真空封入されている上記混合物を均一に加熱可能なものであればよく、たとえばマッフル炉または管状炉であってもよい。加熱工程に真空置換炉を用いれば、石英管に封入することなく焼成することも可能である。
【００２５】
加熱工程において、上記混合物を１０００℃以上、１１００℃以下の温度に加熱するために昇温にかける時間は、３時間以上、２０時間以下であることが好ましく、１０時間であることがより好ましい。
【００２６】
超伝導体１０の製造方法は、加熱工程後に、最高温度で温度を維持し、上記混合物を取り出し可能な温度まで冷却する冷却工程を含んでもよい。昇温後の温度を保持する時間は８時間以上、４０時間以下であることが好ましく、１５時間であることがより好ましい。冷却工程は、１０００℃以上、１１００℃以下である加熱温度から、上記混合物を取り出し可能な温度まで冷却する工程である。ここで、上記混合物を取り出し可能な温度とは、(i)焼成された上記混合物の組成が変化しない十分に低い温度であって、(ii)真空封入された上記混合物を安全に取り出すことが可能な温度である。上記混合物を取り出し可能な温度の具体例としては、室温があげられるが、当該温度はこれに限定されるものではない。
【００２７】
また、１０００℃以上、１１００℃以下である加熱温度から、上記混合物を取り出し可能な温度まで取り出す際の温度制御は、例えば、７００〜９００℃まで３０〜１００時間かけて冷却して、次に、例えば２０〜３０℃など、上記混合物を取り出し可能な温度まで、さらに４〜６時間かけて冷却するようにプログラムされていてもよい。
【００２８】
加熱工程では、アーク溶解法を用いることもできる。アーク溶解法による加熱工程は、原料元素である粒状ないし板状のＣａ、ＳｒまたはＢａと、粒状の遷移金属と、チップ状ないし粒状のＳｉ、ＧｅまたはＳｎとをそれぞれ秤量したうえで、アーク溶解装置で、Ａｒ雰囲気中で溶解して化合物を生成する工程である。以下において、Ｃａ、ＳｒまたはＢａのことをＡとも表記し、遷移金属のことをＴＭとも表記し、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎのことをＢとも表記する。
【００２９】
アーク溶解法を用いる場合は、秤量におけるＡ、ＴＭおよびＢの混合比は、Ａ：ＴＭ：Ｂ＝１：２：７であることが好ましい。ここで、Ａ、ＴＭおよびＢの混合比はモル比である。Ａ：ＴＭ：Ｂ＝１：２：７とし、アーク溶解装置で、Ａｒ雰囲気で溶解して化合物を生成すると、Ｔｃ＝２．４Ｋを有する超伝導体１０の結晶を含む試料が得られる。なお、Ａ、ＴＭおよびＢの混合比は、１：２：７に限定されるものではなく、３：４：１３、１：１．９：６．７、２：４：１５などであってもよい。これらの混合比で、アーク溶解装置で、Ａｒ雰囲気中で溶解して化合物を生成すると、Ｔｃ＝２．４Ｋの超伝導体１０と、Ｔｃ＝５．４〜５．７Ｋの超伝導体２０および超伝導を示さない他の組成の混晶が得られる。超伝導体２０の詳細については、実施形態２において説明する。
【００３０】
〔実施形態２〕
（超伝導体の構造）
図２を参照しながら、本実施形態に係る超伝導体２０の構造について説明する。図２は、超伝導体２０の結晶構造を示す図であり、その単位格子を表している。
【００３１】
超伝導体２０は、化学式Ａ３ＴＭ４Ｂ１６（ＡはＣａ、ＳｒまたはＢａであり、ＴＭは遷移金属であり、ＢはＳｉ、ＧｅまたはＳｎである）で示され、正方晶系Ｉ４／ｍｍｍ結晶構造を有する。より具体的には、図２に示すように、超伝導体２０は、結晶のｃ軸方向に、ＴＭからなるＴＭ層２１、ＡとＢとからなるＡＢ層２２、ＴＭ層２１、ＡとＢとからなるＡＢ層２３、ＴＭ層２１、ＡＢ層２２、ＴＭ層２１、ＡＢ層２３、ＴＭ層２１、ＡＢ層２２およびＴＭ層２１が積層してなる構造を有する。
【００３２】
上記構造を有する超伝導体２０は、実施例に後述するように超伝導特性を示す。
【００３３】
超伝導体２０において、Ａは、Ｃａ、ＳｒまたはＢａであればよく、なかでもＢａであることがより好ましい。また、ＴＭは、遷移金属であればよく、なかでもＩｒであることがより好ましい。また、Ｂは、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎであればよく、なかでもＧｅであることが好ましい。すなわち、超伝導体２０は、化学式Ａ３ＴＭ４Ｂ１６によって表される化合物のうち、Ｂａ３Ｉｒ４Ｇｅ１６であることがより好ましい。
【００３４】
本実施の形態に係る超伝導体は、５．０〜７．０Ｋの超伝導転移温度（Ｔｃ）を示す。例えば、後述する本実施形態の超伝導体の製造方法によって製造するＢａ３Ｉｒ４Ｇｅ１６は、５ＫのＴｃを示す。
【００３５】
（超伝導体の製造方法）
本実施形態に係る超伝導体２０の製造方法は、Ｃａ、ＳｒまたはＢａと、遷移金属と、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎとを混合する混合工程と、上記混合工程によって得られた混合物を真空封入し、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱する加熱工程と、を含む。
【００３６】
混合工程は、実施形態１に係る超伝導体１０の製造方法における混合工程と同様である。従って、詳細な説明は省略する。
【００３７】
混合工程におけるＡ、ＴＭおよびＢの混合比は、Ａ：ＴＭ：Ｂ＝３：４：１６であることが好ましい。ここで、Ａ、ＴＭおよびＢの混合比はモル比である。Ａ：ＴＭ：Ｂ＝３：４：１６とし、後述する加熱工程および冷却工程を経ることによって、Ｔｃがおよそ５Ｋである超伝導体２０を少なくとも含む結晶を得られる。
【００３８】
混合工程によって得られた混合物は、加熱工程を実施される際に、真空封入されていることが好ましい。上記混合物の真空封入についても、超伝導体１０の製造方法における真空封入と同様である。従って、詳細な説明は省略する。
【００３９】
加熱工程は、真空封入された上記混合物を、７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度によって加熱することによって、上記混合物を焼成する工程である。上記加熱温度を７００℃以上、１１００℃以下の加熱温度において上記混合物を焼成することによって、超伝導体２０と超伝導体１０との混晶が得られる。
【００４０】
また、加熱工程において、加熱温度は７００℃であり、混合物を加熱するために昇温にかける時間は１０時間であることがより好ましい。超伝導体２０の製造方法は、加熱工程後に、最高温度で温度を維持し、上記混合物を取り出し可能な温度まで冷却する冷却工程を含んでもよい。昇温後の温度で維持する時間は８時間以上、１００時間以下であることが好ましく、１５時間であることがより好ましい。冷却工程は、７００℃以上、１１００℃以下である加熱温度から、上記混合物を取り出し可能な温度まで冷却する工程である。ここで、上記混合物を取り出し可能な温度とは、(i)焼成された上記混合物の組成が変化しない十分に低い温度であって、(ii)真空封入された上記混合物を安全に取り出すことが可能な温度である。上記混合物を取り出し可能な温度の具体例としては、室温があげられるが、当該温度はこれに限定されるものではない。
【００４１】
また、７００℃以上、１１００℃以下である加熱温度から、上記混合物を取り出し可能な温度まで取り出す際の温度制御は、例えば、５００〜７００℃まで５〜２０時間かけて冷却して、次に、例えば２０〜３０℃など、上記混合物を取り出し可能な温度まで、さらに４〜６時間かけて冷却するようにプログラムされていてもよい。当該構成によれば、Ｔｃ＝５Ｋの超伝導体２０を作成可能である。
【００４２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００４３】
〔実施例１〕
本実施例では、実施形態１に係る超伝導体１０のうち、ＡとしてＢａを選択し、ＴＭとしてＩｒを選択し、ＢとしてＧｅを選択した超伝導体１０について説明する。本実施例に係る超伝導体１０の製造条件は、以下の通りである。
・混合工程における混合比（モル比）は、Ｂａ：Ｉｒ：Ｇｅ＝１：４：１２であり、
・加熱工程における加熱温度は１０００℃以上、１１００℃以下であり、加熱時間（当該加熱温度で保持する時間）は１５時間であり、
・冷却工程は、８００℃まで４時間をかけて冷却し、室温まで５時間をかけて冷却するものとした。
【００４４】
上記条件を用いて製造した超伝導体１０の組成分析、構造解析、磁気特性および電気伝導特性の結果を、以下に説明する。
【００４５】
ＥＤＸを用いて、超伝導体１０のおよその組成を分析した。ＥＤＸの結果から得られた組成比は、Ｂａ：Ｉｒ：Ｇｅ＝２：４：１５であった。
【００４６】
超伝導体１０の構造を決定するために、粉末Ｘ線回折による相の同定および単結晶の超伝導体１０を用いての精密Ｘ線構造解析を行なった。その結果、超伝導体１０は、図１に示す結晶構造を有することが明らかになった。この結晶構造の空間群は、非特許文献１に記載されている斜方晶Ｐｍｎａとは異なり、より対称性の高い斜方晶系Ａｍｍｍであることが明らかになった。また、以上の構造解析より、本実施例１０に係る超伝導体１０の格子定数は、ａ＝６．４０６Å、ｂ＝６．４４１Å、ｃ＝３７．６５６Åであった。
【００４７】
図３は、超伝導体１０の０ＫＬ面における単結晶Ｘ線回折像を表す図である。単結晶Ｘ線回折データの解析から、最小二乗法によって精密化された図１に示す結晶構造モデルにおいて、Ｒ値は１１．３％、Ｒｗ値は１８．２％となった。本結晶構造モデルの精密化において、発明者らは、すべての原子（３個のＢａサイト、４個のＩｒサイト、７個のＧｅサイト）について格子座標を含めて異方性温度因子の精密化に至るまで成功した。精密化された本結晶構造モデルのすべてのパラメータについて、パラメータの最終シフト量Δと、パラメータの標準不確かさσとの比（Δ/σ）は、Δ/σ≦０．０１の関係を満たしていた。したがって、本結晶構造モデルの精密解析は、完全に収束していると断定した。
【００４８】
本結晶構造モデルの精密解から、定比の化学組成としてＢａＩｒ２Ｇｅ７が得られた。したがって、超伝導体１０は、ＢａＩｒ２Ｇｅ７の化学式で示される定比化合物であると結論された。またこの結果は、組成分析に基づく理想組成とも一致する。
【００４９】
図５は、本実施例で得られた超伝導体１０における磁化率の温度依存性を示す図である。プロット３１は、磁場を印加した状態において超伝導体１０の温度を低下させる磁場中冷却（ＦＣ）による磁化率の測定結果を表している。また、プロット３２は、ゼロ磁場中において超伝導体１０の温度を低下させた後に、温度を上昇させながら磁化率を測定するゼロ磁場冷却（ＺＦＣ）による磁化率の測定結果を表している。プロット３１および３２のいずれからも、２．７Ｋより低い温度領域において磁化率が低下していることが分かった。
【００５０】
図６に示すプロット４１は、超伝導体１０における抵抗率の温度依存性を示す図である。挿入図は、Ｔｃ近傍の温度領域を拡大した図である。抵抗値の測定は、４端子法により行った。超伝導体１０において、電圧端子間の距離は約４００μｍであり、幅は約５００μｍであり、厚みは約２３０μｍであった。２５０Ｋから超伝導体１０の温度を低下させると、超伝導体１０の抵抗率は徐々に減少した。さらに温度を低下させると、３〜２Ｋの温度領域において急激に抵抗率は減少し、ゼロ抵抗状態を示した。
【００５１】
図５に示す磁化率、および、図６に示す抵抗率の測定結果より、発明者らは、ＢａＩｒ２Ｇｅ７である超伝導体１０は、Ｔｃ＝２．７Ｋの超伝導体であると結論した。
【００５２】
〔実施例２〕
本実施例では、実施形態２に係る超伝導体２０のうち、ＡとしてＢａを選択し、ＴＭとしてＩｒを選択し、ＢとしてＧｅを選択した超伝導体２０について説明する。本実施例に係る超伝導体２０の製造条件は、以下の通りとした。
・混合工程における混合比（モル比）は、Ｂａ：Ｉｒ：Ｇｅ＝３：４：１６であり、
・加熱工程における加熱温度は１０００℃以上、１１００℃以下であり、加熱時間（当該加熱温度で保持する時間）は６０時間とした。
【００５３】
上記条件を用いて製造した超伝導体２０の組成分析、構造解析、磁気特性および電気伝導特性の結果を、以下に説明する。
【００５４】
ＥＤＸを用いて、超伝導体２０のおよその組成を分析した。ＥＤＸの結果から得られた組成比は、Ｂａ：Ｉｒ：Ｇｅ＝３：４：１６であった。
【００５５】
超伝導体２０の構造を決定するために、粉末Ｘ線回折による相の同定および単結晶の超伝導体２０を用いての精密Ｘ線構造解析を行なった。その結果、超伝導体２０は、図２に示す結晶構造を有することが明らかになった。この結晶構造の空間群は、正方晶系Ｉ４／ｍｍｍであった。また、以上の構造解析より、本実施例２０に係る超伝導体２０の格子定数は、ａ＝ｂ＝６．５４４２Å、ｃ＝２２．２８３３Åであった。なお、図４は、超伝導体２０における単結晶Ｘ線回折像を表す図である。また図７は、本実施例で得られた超伝導体１０における磁化率の温度依存性を示す図である。
【００５６】
〔実施例３〕
本実施例では、実施形態１に係る超伝導体１０のうち、ＡとしてＢａを選択し、ＴＭとしてＩｒを選択し、ＢとしてＧｅを選択した超伝導体１０について説明する。本実施例に係る超伝導体１０の製造条件は、以下の通りであり、ここに記載していない条件は実施例１と同じにした。
・原料元素の混合比（モル比）はＢａ：Ｉｒ：Ｇｅ＝１：２：７で、合計１ｇとなるように秤量した。
・秤量した原料をアーク溶解装置でＡｒ雰囲気中で溶解してボタン状の試料を生成した。
・ボタン状の試料を割って、数ミリ程度の小片に分解した。
・小片から光沢のある薄片状の結晶を選定した。
【００５７】
この条件を用いて製造、選定した結晶について、ＥＤＸを用いて、およその組成を分析した。ＥＤＸの結果から得られた組成比は、Ｂａ：Ｉｒ：Ｇｅ＝１：２：７であった。また、選定した結晶を複数集めてＸ線回折を調べたところ、超伝導体１０の（００ｌ）面のパターンと一致した。これより、アーク溶解法で作製したボタン状の試料から取り出した小片は、実施例１で調べた超伝導体１０であることが確認できた。さらに、小片のひとつを磁化率測定した結果、Ｔｃ＝２．４Ｋの超伝導であることがわかった。これらの結果から、アーク溶解法によっても、混合した粉末原料を熱処理する製造方法と同様に、超伝導体１０が得られた。
【００５８】
〔比較例１〕
本実施例では、実施形態１に係る超伝導体１０に基づくが、混合比が異なるものを選択した。ＡとしてＢａを選択し、ＴＭとしてＩｒを選択し、ＢとしてＧｅを選択したものについて説明する。本実施例に係る物質の製造条件は、以下の通りであり、ここに記載していない条件は実施例１と同じにした。
・混合工程における混合比（モル比）は、Ｂａ：Ｉｒ：Ｇｅ＝１：２：２とした。
・加熱工程における加熱温度は１０００℃以上、１１００℃以下であり、加熱時間（当該加熱温度で保持する時間）は１５時間とした。
・冷却工程は、８００℃まで４時間をかけて冷却し、室温まで５時間をかけて冷却するものとした。
【００５９】
この条件を用いて製造した物質は磁化測定の結果、超伝導を示さないことが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、例えば、電力ケーブル、強磁場発生磁石、高性能検出器などに利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  超伝導体
１１  ＴＭＢ層
１２  ＡＢ層
１３  ＴＭ層
１４  ＡＢ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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