2022 Fiscal Year Annual Research Report
酸素欠損量制御で探る希土類系銅酸化物超伝導線材の縦磁界効果
| Project/Area Number |
21K14192
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
岡田 達典 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50793775)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 銅酸化物超伝導線材 / 臨界電流 / 磁束ピンニング / 縦磁界効果 / 酸素欠損 / 鉄系超伝導線材 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年の希土類系銅酸化物超伝導線材の目覚ましい発展により、銅酸化物線材を用いた大電流通電・強磁場応用が展開されている。低温・強磁場領域においては人工ピンよりも微小・高密度な酸素欠損が効果的な磁束ピン止めとなることが期待されるが、酸素欠損による磁束ピン止めの影響は明らかになっていない。また、外部磁場と通電電流が平行な場合に臨界電流密度Jcが増大する「縦磁場効果」に対する酸素欠損ピンの影響も明らかになっていない。以上を基に、本研究では市販の希土類系銅酸化物超伝導線材に対して、還元アニールにより酸素欠損を系統的に導入し、広範な温度・磁場条件下での測定を通じて酸素欠損がもたらす磁束ピン止めの理解を試みた。
初年度に測定した人工ピン無添加の超伝導線材の比較対象として、研究最終年度である本年度には、希土類元素が異なる人工ピン無添加線材および柱状ピン導入線材の磁場中通電特性を評価した。具体的には、磁場中縦抵抗・Hall抵抗測定から臨界温度Tc、キャリア密度n、面内・面間のコヒーレンス長ξab, ξcを評価した。結果、酸素欠損導入に伴うTc, n, ξab, ξcの系統的な変化が確認できた。中でも、低キャリア側でξabは大きく、ξcは小さくなり、それぞれTcの低下および有効質量異方性の増大の結果と考えられる。特に、ξcの縮小は面間方向の面状ピンを効果的にすると考えられ、実験で観測した縦磁場Jcと面平行横磁場Jcの比が１に近づく挙動は、縦磁場Jcにおける面ピンの寄与が大きくなったためと解釈できる。
また、希土類系銅酸化物の比較として、Bi系銅酸化物線材および鉄砒化物線材におけるJc特性を評価し、それぞれの磁束ピン止めに対する印加ひずみ、粒界・球状ピンの影響を定量的に記述した。
これらの成果を踏まえた線材特性・設計の最適化によって、より高率的な超伝導応用の実現が期待される。
|
