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2008 Fiscal Year Annual Research Report

酸化物高温超伝導体における結晶粒界の通電機構の解明と高臨界電流密度化

Research Project

Project/Area Number 20360143
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

木須 隆暢  Kyushu University, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (00221911)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井上 昌睦  九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教 (80346824)
Keywords高温超伝導 / 臨界電流 / 結晶粒界 / 電流分布 / 可視化
Research Abstract

高温超伝導体では、結晶粒界の傾角の増大と共に粒界を透過する臨界電流密度は指数関数的に低下することが知られている。しかしながら、粒界の幅は試料の電極間距離に比べ何桁も小さく、一般に用いられる四端子法によるマクロスケールの測定では、粒内の損失が支配的となる高磁界領域においては、粒間の真の臨界電流密度J_cを検出する事は困難である。本研究では、この点を指摘すると共に、低温レーザ顕微法により電界検出の空間分解能を大きく向上させ、局所的な電流-電圧測定を実現する事により、磁界下の低傾角粒界における電流輸送特性を明らかとした。
試料には、傾角6゜の(001)SrTiO_3バイクリスタル基板上に成膜した人工的YBCOバイクリスタル薄膜を用い、レーザスポットにより数μm程度の領域のみを励起し、電圧計測の空間分解能をμmオーダーに向上させ、粒界部分ならびに粒内での局所的な電流-電圧特性を評価した。両者の定量的比較を行った結果、高磁界下のクロスオーバ領域において、粒間J_cと粒内J_cの差異を明確に捉えることに世界で初めて成功した。このことは、粒界での損失状態が、高磁界領域においてバルクのそれと比べ明らかに異なることを示しており、粒界における量子化磁束挙動を理解する上で、極めて重要な知見といえる。
また、同様のレーザ励起による手法を用いて、レーザ照射位置から粒界での電圧応答が得られるまでの時間差を、ロックイン測定における位相信号より評価し、YBCO薄膜の面内方向の熱拡散率を評価する手法として有効であることを示した。
さらに、微少ホール素子をセンサとして用いた走査型磁気顕微鏡システムを構築し、試料面内の局所的な2次元電流分布を定量的に評価する手法として確立した。本手法により、上述した局所電界のみならず、超伝導試料内の局所電流密度の評価が可能となった。

  • Research Products

    (23 results)

All 2009 2008

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (16 results)

  • [Journal Article] Coupled analysis method for high-field magnet coil using coated conductor based on J-E characteristics as a function of temperature, magnetic field vector and mechanical strain2009

    • Author(s)
      K. Higashikawa, et al
    • Journal Title

      IEEE Trans. Appl. Supercond. (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of current distribution in high-Tc superconducting tape byusing scanning hall-probe microscope2009

    • Author(s)
      M. Inoue, et al
    • Journal Title

      IEEE Trans. Appl. Supercond. (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The use of LTLSM for estimating in-plane thermal diffusivity in YBCO thin films2009

    • Author(s)
      A. Matsekh, et al
    • Journal Title

      IEEE Trans. Appl. Supercond. (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Significant reduction in volume, stored energy and magnetization lossof high-field magneto coil based on the improvement of critical currentcharacteristics in GdBCO coated conductor2009

    • Author(s)
      K. Higashikawa, et al
    • Journal Title

      Pysica C (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical current property in YBCO coated conductor fabricated by improved TFA-MOD process2009

    • Author(s)
      M. Inoue, et al
    • Journal Title

      Pysica C (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization of non-uniform current flow in coated conductors by scanning hall-probe magnetic microscopy2009

    • Author(s)
      K. Abiru, et al
    • Journal Title

      Pysica C (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical currents and AC losses in coated conductors2008

    • Author(s)
      T. Kiss, et al
    • Journal Title

      Extended Abstract of International Workshop on Coated Conductors for Applications

      Pages: 57-58

  • [Presentation] 磁気顕微法によるYBCOマルチフィラメント模擬線材のヒステリシス特性評価と数値解析による考察2009

    • Author(s)
      東川甲平, 他
    • Organizer
      平成21年 電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2009-03-19
  • [Presentation] Critical currents and AC losses in coated conductors(invited)2008

    • Author(s)
      T. Kiss, et al
    • Organizer
      International Workshop on Coated Conductors for Applications
    • Place of Presentation
      The Hilton University of Houston, Houston, USA
    • Year and Date
      2008-12-06
  • [Presentation] GdBCO線材電流輸送特性の温度・磁界・磁界印加角度・機械的ひずみ依存性を考慮した高磁界マグネットコイルの電磁界一熱一構造連成解析2008

    • Author(s)
      東川甲平, 他
    • Organizer
      第79回2008年度秋季低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザかるぽ-と
    • Year and Date
      2008-11-14
  • [Presentation] 長尺GdBCO線材の臨界電流特性の温度、磁界、磁界印加角度依存性2008

    • Author(s)
      井上昌睦, 他
    • Organizer
      第79回2008年度秋季低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザかるぽ一と
    • Year and Date
      2008-11-13
  • [Presentation] RE123線材の磁界環境下における一軸機械歪依存性の評価2008

    • Author(s)
      今村和孝, 他
    • Organizer
      第79回2008年度秋季低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザかるぽ一と
    • Year and Date
      2008-11-13
  • [Presentation] 磁気顕微法によるマルチフィラメント模擬線材の電流分布の可視化2008

    • Author(s)
      阿比留健志, 他
    • Organizer
      第79回2008年度秋季低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザかるぽ-と
    • Year and Date
      2008-11-12
  • [Presentation] Estimation of in-plane thermal diffusivity in YBCO bi-crystalline thin film by use of the low temperature laser scanning microscopy2008

    • Author(s)
      A. Matsekh, 他
    • Organizer
      第79回2008年度秋季低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザかるぽ-と
    • Year and Date
      2008-11-12
  • [Presentation] Comprehensive analysis of current transport properties in RE_1Ba_2Cu_3O_7. d(RE=Y, Gd)coated conductors (Invited)2008

    • Author(s)
      T. Kiss, et al
    • Organizer
      21th International Symposium on Superconductivity
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2008-10-29
  • [Presentation] Significant reduction in volume, stored energy and magnetization loss ofhigh-field magneto coil based on the improvement of critical current characteristics in GdBCO coated conductor2008

    • Author(s)
      K. Higashikawa, et al
    • Organizer
      21th International Symposium on Superconductivity
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2008-10-29
  • [Presentation] Critical current property in YBCO coated conductor fabricated by improved TFA-MOD process2008

    • Author(s)
      M. Inoue, et al
    • Organizer
      21th International Symposium on Superconductivity
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2008-10-28
  • [Presentation] Visualization of non-uniform current flow in coated conductors by scanning hall-probe magnetic microscopy2008

    • Author(s)
      K. Abiru, et al
    • Organizer
      21th International Symposium on Superconductivity
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2008-10-28
  • [Presentation] GdBCO線材の電流輸送特性の温度・磁界・磁界印加角度依存性2008

    • Author(s)
      井上昌睦, 他
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学
    • Year and Date
      2008-09-04
  • [Presentation] Coupled analysis method for high-field magnet coil using coated conductor based on J-E characteristics as a function of temperature, magnetic field vector and mechanical strain2008

    • Author(s)
      K. Higashikawa, et al
    • Organizer
      2008 Applied Superconductivity Conference
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency Chicago, Chicago, USA
    • Year and Date
      2008-08-22
  • [Presentation] Observation of current distribution in high-Tc superconducting tape by usingscanning hall-probe microscope2008

    • Author(s)
      M. Inoue, et al
    • Organizer
      2008 Applied Superconductivity Conference
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency Chicago, Chicago, USA
    • Year and Date
      2008-08-20
  • [Presentation] Current transport in (001)-tilted YBCO bicrystalline film under the influence of external magnetic field (Invited)2008

    • Author(s)
      T. Kiss, et al
    • Organizer
      2008 Applied Superconductivity Conference
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency Chicago, Chicago, USA
    • Year and Date
      2008-08-20
  • [Presentation] The use of LTLSM for estimating in-plane thermal diffusivity in YBCO thin films2008

    • Author(s)
      A. Matsekh, et al
    • Organizer
      2008 Applied Superconductivity Conference
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency Chicago, Chicago, USA
    • Year and Date
      2008-08-20

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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