新規高温超伝導材料の開発と高特性化

• Project/Area Number: 12F01374
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Physical properties of metals
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岸尾 光二 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SINGH Shiv, Jee 東京大学, 大学院工学系研究科, 外国人特別研究員 ; SINGH ShivJee 東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2012 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 超伝導

Research Abstract

超伝導現象は特異な物理現象として科学者の注目を集めているのみならず、医療用MRI装置、NMR装置やSQUID磁束計、高磁場マグネット、磁気浮上式鉄道など様々な応用を持ち、実用上も非常に重要である。特に2008年に発見された新たな高温超伝導体である鉄系超伝導体の高品質バルク体の作製及び特性向上を中心的な課題とし、T_c、上部臨界磁場(H_<c2>)、臨界電流特性の向上を目指した。特にT_cの向上はH_<c2>を大きく向上させる可能性があることから、鉄系超伝導体で最も高いT_cが報告されていたSmFeAs (O, F)(Sm1111)の作製と評価を中心に行った。試料作製時の熱処理条件を最適化した結果、最適熱処理条件は900℃であることがわかった。これは従来報告されている焼成温度が1150-1200℃であったのに比較すると300℃程度低い温度である。この条件で作製された試料のT_cは58Kと、従来報告されているより3K近く高いことが分かった。試料の格子定数は熱処理条件に大きく依存し、焼成条件が低い方がF置換量が高く、そのためにT_c, H_<c2>が高いことが判明した。このように、世界でも最高品質のSm1111バルク体の作製条件を確立することに成功した。また、この条件で作製した試料の微細組織を観察した結果、アンダードープ試料では不純物が少なく、粒界の繋がりも良いことが分かった。磁化率測定では二段転移を示し、粒内・粒間電流に大きな違いがあることが示唆され、Fドープ量が増加すると不純物の増加により転移はブロードになったことから、アンダードープ領域の試料の方が応用上高いポテンシャルを有することが分かった。この他、Sm1111の各サイトの置換効果及び金属元素添加効果の解明、またペロブスカイトブロックを含む鉄系超伝導体の作製とSm1111との比較などを行った。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Transition temperature and upper critical field in SmFeAs01-xFxsynthesized at low heating temperature (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino and K. Kishio
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Supercond. Volume: 23 Issue: 3 Pages: 73006051-73006055
  • DOI: 10.1109/tasc.2013.2239352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Mn and Ni doping on the superconductivity of SmFeAs (0, F) (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino and K. Kishio
  • Journal Title: Physica C Volume: (印刷中) Pages: 57-57
  • DOI: 10.1016/j.physc.2013.04.045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Significant enhancement of the intergrain coupling in lightly F-doped SmFeAs0 superconductors (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino and K. Kishio
  • Journal Title: Supercond. Sci. Technol. Volume: 26 Issue: 6 Pages: 0650061-0650067
  • DOI: 10.1088/0953-2048/26/6/065006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Weak-link behavior observed in iron-based superconductors with thick perovskite-type blocking layers (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, H. Ogino, J. Shimoyama, K. Kishio
  • Journal Title: Superconductor Science and Technology Volume: 26 Issue: 10 Pages: 105020-105020
  • DOI: 10.1088/0953-2048/26/10/105020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Study of Ni and Zn doped CeOFeAs : Effect on the structural transition and specific heat capacity (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Parkash, A. Pal, S. Patnaik, V. P. S. Awana, A. K. Ganguli
  • Journal Title: Physica C Volume: 490 Pages: 49-49
  • DOI: 10.1016/j.physc.2013.04.077
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Phase diagram of Fe-based superconductor Sr_2FeAs (Mg, Ti) 0_3 (2014)
  • Author(s): H. Ogino, S. J. Singh, A. Yamamoto, K. Kishio, J. Shimoyama
  • Organizer: American Physical Society March Meeting 2014
  • Place of Presentation: Tower Hall Funabori, tokyo
  • Year and Date: 2014-03-06
• [Presentation] Development and physical properties of new layered Mn pnictides (2014)
  • Author(s): S. Watanabe, H. Ogino, Y. Katagi, S. J. Singh, A. Yamamoto, J. Shimoyama, N. Takeshita, K. Kishio
  • Organizer: American Physical Society March Meeting 2014
  • Place of Presentation: Tower Hall Funabori, Tokyo
  • Year and Date: 2014-03-03
• [Presentation] Effect of P substitution on the superconducting properties of SmFeAs (O, F) (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino, K. Kishio
  • Organizer: 26th International Symposium on Superconductivity
  • Place of Presentation: Tower Hall Funabori, Tokyo
  • Year and Date: 2013-11-19
• [Presentation] Physical properties of iron-based superconductors with perovskite-type oxide blocking layers (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, H. Ogino, J. Shimoyama, A. Yamamoto, K. Kishio
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学、京都府
  • Year and Date: 2013-09-18
• [Presentation] (Ca, RE)-Fe-As系新規層状化合物の合成と超伝導特性 (2013)
  • Author(s): 焼田裕之, 荻野拓, 岡田朋之, S. J. Singh, A. Sala, 山本明保, 岸尾光二, 藤平哲也, 幾原雄一, 藤久裕司, 後藤義人, 永崎洋, 下山淳一
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学、京都府
  • Year and Date: 2013-09-18
• [Presentation] 新規層状Mnニクタイドの開拓と物性 (2013)
  • Author(s): 渡邊創史, 荻野拓, 片木優, S. J. Singh, 山本明保, 下山淳一, 竹下直, 岸尾光二
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学、京都府
  • Year and Date: 2013-09-18
• [Presentation] Transport properties of Fe based superconductors : SmFeAs (O, F) and (Fe_2As_2)(Ca_4 (Mg, Ti)_3O_8) (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, H. Ogino, J. Shimoyama, A. Yamamoto, K. Kishio
  • Organizer: 12th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Magazzini del Cotone, Genova, Italy
  • Year and Date: 2013-09-17
• [Presentation] Effects of carrier control in Fe-based superconductors with perovskite-type blocking layers (2013)
  • Author(s): H. Ogino, S. J. Singh, A. Yamamoto, K. Kishio, J. Shimoyama
  • Organizer: 12th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Magazzini del Cotone, GenoVa, Italy
  • Year and Date: 2013-09-17
• [Presentation] Effects of different chemical doping on the superconducting properties of Sm based ferropnictides (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino, K. Kishio
  • Organizer: 12th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Magazzini del Cotone, Geno va, Italy
  • Year and Date: 2013-09-16
• [Presentation] Study of fluorine doped Sm1111 arsenide oxide superconductors (2013)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino, K. Kishio
  • Organizer: 日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 信州大学、長野県
  • Year and Date: 2013-09-06
• [Presentation] Introduction to the new Iron-based superconductors (2013)
  • Author(s): S. J. Singh
  • Organizer: 3rd Multi-Disciplinary Student Symposium
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2013-03-02
• [Presentation] Doping effects on the transport properties and superconductivity in ironbased oxypnictides (2012)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino, and K. Kishio
  • Organizer: International Symposium on Advanced Science andTechnology 2012
  • Place of Presentation: 東洋大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-12-07
• [Presentation] Effect of Y and Mn substitution in (Sm, Y)(Fe, Mn)As01-xFx bulks (2012)
  • Author(s): S. J. Singh, J. Shimoyama, A. Yamamoto, H. Ogino, and K. Kishio
  • Organizer: International Symposium on Superconductivity 2012
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京都)
  • Year and Date: 2012-12-03
• [Presentation] High transition temperature and upper critical field in fluorine dopedSm FeAs0 polycrystalline superconductor (2012)
  • Author(s): S. J. Singh, A. Yamamoto, H. Ogino, J. Shimoyama and K. Kishio
  • Organizer: Applied Superconductivity Conference-2012
  • Place of Presentation: ポートランド、USA
  • Year and Date: 2012-10-07
• [Presentation] Synthesis and transport properties of high temperature superconductivityin iron based oxypnictides (2012)
  • Author(s): S. J. Singh, A. Yamamoto, H. Ogino, J. Shimoyama and K. Kishio
  • Organizer: Indo-Japan symposium on"Frontiers in Science &Technology:Successes and Emerging Challenges
  • Place of Presentation: インド大使館(東京都)
  • Year and Date: 2012-09-20