2018 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 – 2020-03-31
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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30年度では，高温超伝導体のab面方向に磁場を印加したとき(B || ab)の臨界電流密度Jcに対する1次元ピンの影響を系統的に明らかにするために，(i) ab面に対して傾斜した線状欠陥と(ii) さらに傾斜した線状欠陥をab面に対して対称に追加した，いわゆる交差した線状欠陥を導入して比較することで，1次元ピンの傾斜角と交差の影響についてそれぞれ調べた．(i) ab面に対して傾斜した線状欠陥を導入した場合，磁場が線状欠陥の導入方向と一致するとき，Jcのピークが生じるが，そのピーク幅はc軸方向付近に線状欠陥を導入した場合と比較して，著しく狭くなる．ab面に対する線状欠陥の傾斜角が5°においても，線状欠陥のピン止めの影響の及ぼす範囲は狭く，B || abにおいてはJcへの寄与はほぼないことを明らかにした．(ii) ab面に対して交差した線状欠陥では，交差角±5°において，B || abでのJcの増加に寄与する．これは，線状欠陥のab面に対する小さな傾斜角かつ交差が線状欠陥によるB || abでの磁束ピン止めに不可欠であることを示している．このab面に対して±5°で交差した線状欠陥によるB || abでの磁束ピン止め機構を探るために，磁束グラス‐液体相転移温度Tgおよび動的臨界指数zを調べた．線状欠陥の導入方向に磁場を印加すると，線状欠陥が影響を及ぼす磁束状態に表れる特徴的な振る舞い，すなわちTg, zの磁場依存性に線状欠陥の導入量に関連した磁場付近でキンクが生じる．一方，B || abではTg, zともに単調な磁場依存性を示すことが分かった．以上より，B || abでの線状欠陥によるピン止めにおいては，B || c付近で見られるような交差した線状欠陥に絡みつくようなピン止めはなく，ただし線状欠陥の交差が磁束の運動の抑制に寄与することを明らかにした．
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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プロセスの一つとして，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を目的としている．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直接的なピン止め相互作用について調べ，既存のab面相関ピン止め点の存在により，a軸に平行な線状格子欠陥のピン効果は低磁場よりも高磁場で現れることを明らかにした．平成30年度では，B || abにおける交差した線状格子欠陥の磁束ピン止め機構を明らかにするために，B || abでのJcに対する一方向の傾斜した線状格子欠陥と交差した線状格子欠陥の影響を比較することで，線状欠陥のab面に対する小さな傾斜角かつ交差していることが，B || abでの磁束ピン止めに大きく関与していることを明らかにした．また，B || ab付近の磁束グラス液体相転移の振る舞いより，交差した線状欠陥は，B || abでの磁束の直接的なピン止めではなく，磁束の運動を抑制することでJcの向上に寄与している可能性があることが示された．以上より，高温超伝導薄膜のab面に対する線状格子欠陥の方向を制御して導入することで，B || abのJcに対する線状格子欠陥の影響を浮き彫りにし，B || ab特有の磁束ピン止め機構の知見を得た．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度では当初，a軸配向YBCO薄膜に異なる密度の線状格子欠陥をa軸方向に導入することや，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ることも計画していたが，YBCO薄膜を作製するレーザー発振器の不具合により，試料作製に遅延をきたした．このため，平成31年度まで本研究課題の期間延長を行い，これらの実験計画について遂行する．
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| Causes of Carryover |
理由：レーザー発振器の不具合により，高温超伝導YBCO薄膜試料の作製に遅延が生じ，原子力機構でのイオン照射実験のための施設利用料と旅費を消化できなかったため．
使用計画：平成31年度4月末での原子力機構のタンデム加速器を利用した高温超伝導薄膜への照射実験を行う際に，施設利用料と旅費として使用する予定である．
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Research Products
(7 results)
