2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K17510
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
石田 茂之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 研究員 (90738064)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 臨界電流特性 / 鉄系超伝導体 / ドーピング依存性 / 磁束ピンニング / 超伝導線材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
BaFe2As2を母物質とした3つの物質、Ba1-xKxFe2As2、Ba(Fe1-xCox)2As2、BaFe2(As1-xPx)2について、幅広いドーピング領域をカバーした良質な単結晶試料を作製し、系統的な物性評価を実施し、超伝導臨界温度（Tc）、上部臨界磁場（Hc2）、臨界電流密度（Jc）等の詳細なドーピング依存性を確立した。その結果、TcとHc2はドーピングとともに緩やかに変化するのに対し、Jcはより強いドーピング依存性を示すことが明らかになった。さらに、Tcが最大となるドーピング量とJcが最大となるドーピング量が異なり、Jcはやや不足ドーピング領域で非常に増大することがわかった。これらは、鉄系超伝導体の不足ドーピング領域、すなわち反強磁性・斜方晶相と超伝導相が共存/競合する場合に、特異な磁束ピンニング機構が働いていることを示唆している。また応用面からは、鉄系超伝導体を線材材料として使用する際に、化学組成制御が性能向上の鍵となることを示す成果である。
単結晶を用いた物性評価の成果をもとに、ドーピング濃度の異なるBa1-xKxFe2As2超伝導線材を作製し、その臨界電流特性を評価した。Tcが最大となる組成（x = 0.4）と単結晶でJcが最大となった不足ドーピング組成（x = 0.3）の2つを比較したところ、低磁場領域ではx = 0.3の線材で10万A/cm2を超える高いJcが得られた。一方で、印可磁場が大きくなると、x = 0.4の線材のJcが上回る結果となった。多結晶粉末を使用する超伝導線材では、結晶粒同士の結合の強さが重要な要素となるため、磁場中特性に違いが生じたと考えられる。線材作製プロセスを改善することで、x = 0.3の線材の磁場中特性を大きく改善できると期待される。
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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
単結晶試料を用いた臨界電流特性評価に関しては、おおむね当初の計画通り進捗しており、また学会発表や学術論文等の成果につながっているため、順調といえる。超伝導線材作製に関しては、化学組成制御という新しい切り口で性能向上を目指し一定の成果を得た。一方で、臨界電流密度の世界最高記録の更新には至らなかった。また、当初計画していた単結晶試料の比熱測定について、実験装置の都合により遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までのところ、おおむね当初の研究実施計画通りに研究を遂行している。今後も、当初の研究実施計画に沿って、単結晶試料評価による臨界電流特性最適化・向上指針の提案および超伝導線材の性能向上の実証を目指し研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
比熱測定装置の都合により、試料ホルダーの購入を見合わせた。また、液体ヘリウムの使用量が想定より少なかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
比熱測定の見通しが立ったので、計画通り試料ホルダーを購入予定である。また、超伝導線材作製のための消耗品、特性評価のための液体ヘリウムの使用量が増える予定である。
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[Presentation] Development of Fe-based superconducting wires and tapes at AIST2016
Author(s)
S. Ishida, Y. Tsuchiya, A. Iyo, H. Eisaki, K. Matsuzaki, A. Nakano, Y. Yoshida, A. Ishii, T. Aso, S. Ito, T. Nishio, N. Shinohara, K. Tokiwa
Organizer
1st Asian ICMC and CSSJ 50th Anniversary Conference
Place of Presentation
金沢歌劇座
Year and Date
2016-11-10
Int'l Joint Research / Invited
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