イットリウム系超伝導体
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イットリウム系超伝導体（イットリウムけいちょうでんどうたい）とは、Y（イットリウム）を含む90K（ケルビン）級で超伝導現象を起こす化合物のことである。高温超伝導の中で銅酸化物高温超伝導に分類され、Y系高温超伝導体、Y系銅酸化物高温超伝導体とも書かれる。 化学式はYBa2Cu3O7である。 構成する元素の頭文字をとってYBCO（ワイビーシーオー）または、構成元素の物質量比（モル比）からY123（イットリウムいちにさん）とも呼ばれる。 初めて液体窒素温度（77K）を超える転移温度をもつ超伝導体であり、Y系超伝導体の発見以後、超伝導の研究が盛んに行われるようになった。もっとも研究されている高温超伝導体である。
[編集] 概要
1987年2月にヒューストン大学のチューらによってY-Ba-Cu-O系超伝導体が90K以上の転移温度を示すことが報告された。 結晶構造は酸素欠損型のペロブスカイト構造である。初めて液体窒素温度（77K）を超える転移温度をもつ超伝導体である。従来の転移温度が10Kほどの超伝導からLa-Ba-Cu-Oで30K級になり、さらに一気に90K級まで転移温度が上がったため、高温超伝導と呼ばれることとなった。高温とは従来の極低温でしか転移しなかった超伝導と比べて高温という意味である。
YBa2Cu3O7-δあるいはYBa2Cu3O6.9と書かれることもある。7-δの意味は、理想的な結晶構造では7つの酸素が入り込んでいるが、実際はすべての結晶の中に酸素が十分に入るわけではなく、6.5～7の間をとるので-δを加えている。
希土類 - アルカリ土類 - 銅 - 酸素から構成されている。
Yを他の希土類元素（La-ランタン、Nd-ネオジム、Sm-サマリウム、Eu-ユウロピウム、Gd-ガドリニウム、Dy-ジスプロシウム、Ho-ホルミウム、Er-エルビウム、Tm-ツリウム、Yb-イッテルビウム、Lu-ルテチウム）に置換しても同一の結晶構造をとり、90K級の転移温度を示す。Ce-セリウム、Tb-テルビウムでは結晶構造を作らないため超伝導に転移もしない。Pr-プラセオジムでは結晶構造は作るが超伝導にはならない。焼結温度は、イオン半径が長くなるにしたがって高くなる。焼結温度が一番高いのはGdの950℃である。イオン半径の短い（Er、Ho、Y、Dy）は、90K以上の以上の試料を作るには920℃＜t≦980℃の焼結温度が必要である。希土類系の焼結時間を平均すると、Erは12時間、Hoは13時間、Dyは16時間、Gdは21時間、Ndは24時間である。イオン半径が短いグループの平均の焼結時間は12～16時間である。イオン半径の長いグループは20時間以上必要となる。
[編集] 作成方法
バルク体を作れる簡単な方法である焼結法で説明する。
3種類の粉末原料が必要である。これらをY:Ba:Cuがモル比で1：2：3の割合になるよう必要である。それらをアルミナまたはメノウ乳鉢で均一になるまで十分に混ぜ合わせる。順番は黒い酸化銅と白いイットリウムかバリウムのどちらかを混ぜて灰色になってから、余った白いどちらかを混ぜると均等になりやすい。空気中で900℃位の電気炉に9時間ほど仮焼を行う。焼きあがったものを粉砕、再度混合し、2mmほどの厚さにプレスする。930℃位の電気炉に20時間ほど入れて本焼を行い、12時間ほどかけて常温にする。
四端子法で電気抵抗を測定して90Kほどで転移し、電気抵抗がゼロになれば完成である。
