2014 Fiscal Year Research-status Report
低温フラックス法を用いた高性能・低コスト超伝導膜の創製
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26870382
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
舩木 修平 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (00602880)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | RE123の低温成膜 / RE123の高品質化 / RE123の液相成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高性能な希土類系銅酸化物高温超伝導（RE123）材料を低コストかつ簡便な手法で作製し，さらに，実際の超伝導線材に求められる磁場中での超伝導特性を飛躍的に向上させる手法を確立することを目的とし，初年度は，溶融水酸化物法という特殊における作製雰囲気及び温度などの様々な条件を変化させ，RE123膜を作製した．そして，得られた膜の結晶構造，結晶表面，超伝導特性の評価から最適な作製環境について検討を行った．
一般に銅酸化物高温超伝導体は還元雰囲気で熱処理することで，RE124相からRE123相に相変態することから，本研究ではRE123膜を得るために窒素気流中で作製を行った．さらに，酸素濃度がRE123相の生成温度にどのような影響を及ぼすか明らかにするために，様々な酸素濃度の窒素ガスを用いて作製を試みた．結果として，REに重希土類のYを用いたY123においては，チューブ炉を用いた簡便な装置によって，窒素気流中（0.1％酸素下）において，Y123相を成長させることに成功し，その作製温度を500℃まで低温化させられることを明らかにした．さらに，結晶構造や超伝導特性を評価し，550℃の低温下においても高い超伝導特性を有するY123相が得られることが分かった．
その他のREにおいても，酸素濃度と作製温度に対する生成相の変化を確認し，REのイオン半径が大きくなるほど，RE123相が生成されやすくなることを明らかにした．さらに，REに軽希土類のNdを用いた場合は，1気圧の大気下においても425℃の低温下までNd123相を作製することに成功した．また，平成27年度以降に計画していた，様々な単結晶基板を用いたRE123膜の作製も行い，多くの知見を得た．
これらの成果は，簡便な環境で高品質なRE123膜を作製する手法の確立に大きく資すると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成26年度中に目標としていた「溶融水酸化物法を用いたRE123膜の作製環境の検討」は滞りなく達成していると考えられる．また，軽希土類のREを用いることで，1気圧の大気圧下で低温成膜することに成功したことは，今後のさらなる飛躍につながると期待できる．
さらに，平成27年度以降に計画していた「様々な単結晶基板を用いたRE123膜の作製」にも着手し，基板の物性に対するRE123膜の成長・特性変化についても多くの知見を得ている．
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| Strategy for Future Research Activity |
様々な単結晶基板を用いてRE123膜を作製したところ，基板によって結晶が成長するものとしないものがあることが分かった．結晶成長しない基板は，高温の溶融水酸化物によって浸食された痕が見られたことから，今後は基板表面にRE123もしくはRE124の極薄膜を簡便な手法で成膜し，それを種結晶としてRE123膜を溶液成長させることで，基板を溶解させることなく高性能かつ低コストな膜作製を試みたいと考えている．
最終的には，応用上もっとも重要とされる磁場中での超伝導特性を明らかにし，特性向上のための膜中における不純物の形成メカニズム，及び形状コントロールの方法について明らかにしたいと考えている．
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| Causes of Carryover |
平成26年度は1,600,000円の使用を見込んでいたが，薬品の価格変動するなどして，実支出額が同額とならなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
薬品の購入費に充てる予定である．
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