2017 Fiscal Year Research-status Report
ハイブリッドピン止め構造による高温超伝導体の全磁場方向の高臨界電流密度化
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16K06269
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
末吉 哲郎 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (20315287)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高温超伝導体 / 臨界電流密度 / 異方性 / 磁束ピンニング / 照射欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度では，高温超伝導薄膜におけるB || abでの平行な線状格子欠陥の磁束ピン止めの影響を明らかにするために，a軸配向YBCO薄膜を用いることで，重イオン照射によりa軸方向へ線状格子欠陥を形成し，その導入前後のJc特性について調べた．まず，a軸配向YBCO薄膜においても，径4-5 nmの直線状の線状格子欠陥が重イオン照射によって形成されることを，TEM像にて確認した．この線状格子欠陥導入後においてB || abでのJcは，欠陥導入量と等価なマッチング磁場より高い磁場領域でわずかに増加した．またJcが増加する磁場方向の範囲は，a軸方向を中心に±5度内に制限される．これは，B || abでの高温超伝導体の層状構造に起因する固有ピン止めが磁束線をトラップする磁場方向範囲（ロッキング角）とほぼ同じである．ゆえに，a軸方向の線状格子欠陥が，ab面方向の磁束線に対してもピン止め作用することを明らかにした．一方，低磁場領域では，線状格子欠陥の導入の影響はほとんど見られなかった．すなわち，c軸方向の線状格子欠陥がB || cにおいて低磁場領域で磁束線を強くピン止めする振る舞い（single vortex pinning）と異なることが明らかとなった．これは，ab面に対して線状格子欠陥を導入したYBCO単結晶試料での不可逆磁場の変化を調べた他グループの報告とほぼ傾向が一致する．これらは，B || abにおいてCuO2面内に制限される磁束線とランダムに位置する線状格子欠陥の特有のピン止め現象を示唆しており，B || abにおけるピン止め点導入の指針の足掛かりとなる実験結果と考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では，高温超伝導体の全磁場方向での臨界電流密度Jcの高特性化を実現するために，B || abで特有な磁束構造を示す量子化磁束のピン止め特性を明らかにすることが一つの鍵と考えている．平成28年度においては，高温超伝導コート線材のab面に対して交差した線状格子欠陥を重イオン照射により導入し，ab面に対する交差角が±10度以上では，B || abのJcに影響を与えないことを実験的に明らかにし，線状格子欠陥の磁束ピン止めの影響がおよぶ磁場角度範囲は，B || cと比較して非常に狭いことを示した．平成29年度では，a軸配向YBCO薄膜に対して重イオン照射にてa軸に平行な線状格子欠陥を形成することで，B || abの磁束線と線状格子欠陥のダイレクトなピン止め相互作用について調べ，B || abでのCuO2面内に制限される磁束構造に起因して，a軸に平行な線状格子欠陥のピン効果は低磁場では現れ難いことを明らかにした．これらの結果より，B || cでは有効なピン止め点として知られている線状格子欠陥は，B || abの量子化磁束の磁束ピン止めにはベストではないという設計指針を得た．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度では，a軸配向YBCO薄膜に異なる密度の線状格子欠陥をa軸方向に導入し，B || ab のJcが増加する磁場領域の変化を定量的に明らかにすることで，B || abの量子化磁束に対する線状格子欠陥のピン止め機構を同定することを試みる．また，線張力が強いB || abでの量子化磁束構造に対しては，弾性変形を抑えてピン止めが期待できる短い不連続な線状格子欠陥が有効と考えられる．このため，重イオン照射のエネルギーを抑えることで(Xeイオン，80 MeV)，YBCO薄膜中に不連続な線状格子欠陥を導入し，B || abでの量子化磁束に対する不連続な線状欠陥のピン止め特性について調べ，B || abのJc改善に有効なピン止め構造を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額はわずかであり，今年度中に計画的に使用したと思われる．わずかに生じた次年度使用額を加えた予算を使用して，平成30年度の研究計画を遂行する．
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