高温超伝導体の結晶粒界における磁束ピンニングに関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750491
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野口 祐二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60293255)
• Keywords: 高温超伝導体 / 結晶粒界 / 磁束 / ピンニング / 臨界状態モデル / 臨界電流密度 / ホットスポット / 酸素センサー

Research Abstract

高温超電導体の工業的応用は、臨界電流密度Jcをいかに高くできるかにかかっている。しかしながら、線材として実用される試料はセラミックスであり、極低温でのみ利用可能なBi系高温超電導体を除いて、結晶粒界が高Jc化を妨げているのが現状である。本研究では、Jcが低い焼結体試料において、結晶粒子の下部臨界磁場以下でJosephson-vortex(JV)が結晶粒界に容易に侵入する、すなわち、試料内部にJVのみが存在する状況が得られることに着目し、あえて焼結体を研究対象試料として,JVに関する基礎研究を行っている。
希土類系超伝導体にホットスポットによる熱処理を行うと、Jcが飛躍的に向上することを明らかにした。この原因を究明するために、本申請者が提案した新規な方法によりJcの評価を行った。この新規法は、臨界状態モデルを基に磁化ヒステリシスを理論的に解析してJcを非破壊的に評価する方法であり、従来のJc測定法である四端子法では測定困難な局所Jcが評価可能である。解析の結果、ホットスポットによる熱処理を行った試料のJcは、ゼロ磁場での値が上昇しただけでなく、その磁場依存性は緩やかであった。本研究ではすでに、JVが結晶界面で二次元的にビンニングされると、Jcの磁場依存性が小さくなることを明らかにしている。また、試料の微細構造を電子顕微鏡により調査した結果、結晶粒子同士の接触界面が二次元的に成長していた。本研究で得られた実績を以下に記す。
1. ホットスポットを利用した熱処理は高温超伝導体の高Jc化に有効であることを明らかにした。
2. この高Jc化の原因は、結晶粒子の成長に伴い粒界エネルギーが低下しゼロ磁場でのJcが高くなるとに、二次元的に成長した結晶粒子界面が,JVの有効なピンニングセンターになっているためであることを明らかにした。
3. ここで得られた成果を基に、希土類系超伝導体に出現するホットスポット現象を利用した酸素センサーを開発した。

Research Products

• [Publications] Yuji Noguchi他: "Effect of intragrain current on low-field magnetic-flux distributions of zero-field-cooled polycrystalline YBa_1Cu_1O_<1-δ>" Journal of Applied Physics. 78. 5540-5554 (1995)
• [Publications] 野口祐二他: "多結晶YBa_2Cu_3O_<7-δ> 超伝導体の局所臨界電流密度の磁場依存性I-測定法" 粉体および粉末冶金. 44. 162-167 (1997)
• [Publications] Y. Noguchi他: "New Sintering Technique Using the Migrating Hot Spot on High-T_e Superconductor" Key Engineering Materials. 157-158. 127-134 (1998)
• [Publications] 野口祐二他: "ホットスポット現象を用いた通電加熱法による高温超伝導線材の合成" ニューセラミックス. 11. 35-38 (1998)
• [Publications] Y.Noguchi他: "HOT SPOT BEHAVIOR DEPENDING ON THE CROSS SECTION CONFIGURATION OF CERAMIC ROD" Journal Korean Ceramic Society. 印刷中. (1998)
• [Publications] 野口祐二他: "ホットスポット現象を用いた通電加熱法による高温超伝導線材の合成" ニューセラミックス&エレクトロニクスセラミックス. 11. 35-38 (1998)