鉄系超伝導体における磁束ダイナミクスと粒子線による臨界電流密度の向上

• 研究課題/領域番号: 11J09383
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田縁 俊光 東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 鉄系超伝導体 / 粒子線照射 / 欠陥形状 / 磁束ダイナミクス / 超伝導転移温度 / 臨界電流密度 / Boseグラス / 磁気緩和

研究概要

前年度までに、鉄系超伝導体Ba (Fe_<1-x>, Co_x)_2As_2における磁束ダイナミクスを磁気緩和測定によつて決定し、さらに点欠陥導入による変化を追うことによってvortex(量子化磁束)と欠陥の間の相互作用を定量的に議論してきた。ここで点欠陥はプロトン照射を用いることによって相関のない、ランダムな分布となるようにした。一方で、一次元的な相関をもつ欠陥はvortexが一次元的であることからそれとの間に非常に強い引力相互作用が働くと考えられ、結果的に大きな臨界電流密度、小さな磁気緩和率を実現することが期待される。実際、銅酸化物系高温超伝導体では重イオン照射によって柱状欠陥を導入した系においてBoseグラス相と呼ばれる特異な磁束状態が実現していることが理論、実験両面から示されている。このBoseグラス状態は鉄系超伝導体でも実現することが期待されるが、これまでにその実現の証拠が観測された例は皆無であった。鉄系超伝導体におけるBoseグラス相実現確認は磁場を柱状欠陥と平行にした状態での臨界電流密度あるいは磁気緩和の振る舞いから決定しようとするものばかりであった。そこで注目したのは磁化の角度依存性である。これは磁場を柱状欠陥の方向に対して角度θ傾けた状態における磁化を測定し、vortexと柱状欠陥の間の相互作用を検証しようとするものである。Boseグラス相が実現している場合、θがゼロでないある有限の大きさであつてもvortexが柱状欠陥にピン止めされ続け、磁束が磁場の方向ではなく柱状欠陥の方向を向いた状態を保つ、磁束ロックインという状態が実現する。これはすなわち磁場がθ=0付近で磁化の角度依存性がなくなることに対応している。このプラトー構造を鉄系超伝導体において実験で観測することに世界で初めて成功した。プラトーの角度幅はBoseグラス理論が予測する磁場の強さの逆数に比例する振る舞いを示しており、まさにBoseグラス相が実現していることに由来すると結論づけられる。この内容はPhysical Review B誌に掲載された。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] Observation of lock-in phenomena in heavy-ion irradiated single crystal ofBa (Fe_<0.93>Co_<0.07>)_2As_2 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Taen, H. Ygyuda, Y. Nakajima, T. Tamegai, O. Ayala-Valenzuela, L. Civale, B. Maiorov, T. Kambara, and Y Kanai
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 号: 2 ページ: 24508-24508
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.024508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pair-breaking effects induced by 3-MeV proton irradiation in Ba_<l-x>K_x, Fe_2As_2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Taen, F. Ohtake, H. Akiyama, H. Inoue, Y. Sun, S. Pyon, T. Tamegai, and H. Kitamura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 68 号: 22 ページ: 224514-224514
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.224514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of critical current densities in (Ba, K) Fe2As2 by 320 MeV Au irradiation in single crystals and by high-pressure sintering in PIT wires (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Pyon, T. Taen, F. Ohtake, Y. Tsuchiya, H. Inoue, H. Akiyama, H. Kajitani, N. Koizumi, S. Okayasu, and T. Tamegai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 6 号: 12 ページ: 123101-123101
  • DOI: 10.7567/apex.6.123101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical current density and vortex dynamics in pristine and proton-irradiated (Ba, 10Fe_2As2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Taen, T. Ohori, F. Ohtake, T. Tamegai, K. Kihou, S. Ishida, H. Eisaki, and H. Kitamura
  • 雑誌名: Physica C 巻: 494 ページ: 106-106
  • DOI: 10.1016/j.physc.2013.04.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annealing, acid, and alcoholic beverage effects on Fe1+yTe0.6Se0.4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, T. Taen, Y. Tsuchiya, Z. X. Shi, and T. Tamegai
  • 雑誌名: SUPERCONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 巻: 26 号: 1 ページ: 15015-15015
  • DOI: 10.1088/0953-2048/26/1/015015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large, homogeneous, and isotropic critical current density in oxygen annealed Fe1+yTe0.6Se0.4 single crystal (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, T. Taen, Y. Tsuchiya, Q. P. Ding, S. Pyon, Z. X. Shi, and T. Tamegai
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS EXPRESS 巻: 6 号: 4 ページ: 43101-43101
  • DOI: 10.7567/apex.6.043101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-Optical Characterization of Iron-based Superconducting Wires and Tapes (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, Q. P. Ding, H. Inoue, T. Taen, Y. Tsuchiya, S. Mohan, Y. Sun, T. Prombood, and Y. Nakajima
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY 巻: 23 号: 3 ページ: 7300304-7300304
  • DOI: 10.1109/tasc.2012.2235133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Magneto-Optical Imaging of Supercurrents in Heavy-Ion Irradiated Cuprate and Pnictide Superconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Laviano, R. Gerbaldo, G. Ghigo, L. Gozzelino, T. Taen, Y. Nakajima, and T. Tamegai
  • 雑誌名: JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY AND NOVEL MAGNETISM 巻: 26 号: 5 ページ: 2063-2067
  • DOI: 10.1007/s10948-012-1939-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of irradiation-particle energy on critical current density in Co-doped BaFe2As2 (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Taen, H.Yagyuda, Y.Nakajima, T.Tamegai, S.Okayasu, H.Kitamura, T.Murakami, F.Laviano, G.Ghigo
  • 雑誌名: Physica C 巻: (印刷中)(掲載確定) ページ: 62-62
  • DOI: 10.1016/j.physc.2012.02.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of particle irradiations on vortex states in iron-based superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, T. Taen, H. Yagyuda, Y. Tsuchiya, S. Mohan, T. Taniguchi, Y. Nakajima, S. Okayasu, M. Sasase, H. Kitamura, T. Murakami, T. Kambara, and Yasuyuki Kanai
  • 雑誌名: SUPERCONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 巻: 25 号: 8 ページ: 84008-84008
  • DOI: 10.1088/0953-2048/25/8/084008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of critical current density and vortex activation energy in proton-irradiated Co-doped BaFe2As2 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Taen, Y. Nakajima, T. Tamegai, and H. Kitamura
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 86 号: 9 ページ: 94527-94527
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.094527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropies and homogeneities of superconducting properties in iron-platinum-arsenide Ca10(Pt3As8) (Fe1.79Pt0.21As2)5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. -P. Ding, Y. Tsuchiya, Y. Sun, T. Taen, Y. Nakajima, and T. Tamegai
  • 雑誌名: JOURNAL OF PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 巻: 81 号: 11 ページ: 114723-114723
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.114723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-optical imaging and transport properties of FeSe superconducting tapes prepared by diffusion method (2012)
  • 著者名/発表者名: Q.Ding, S.Mohan, T.Taen, Y.Tsuchiya, Y.Nakajima, T.Tamegai
  • 雑誌名: Supercond.Sci.Technol. 巻: 25 号: 2 ページ: 25003-25003
  • DOI: 10.1088/0953-2048/25/2/025003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and transport properties of iron-platinum arsenide Ca10(Pt4-δAs8) (Fe2-xPtxAs2) 5 single crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: Q.Ding, Y.Tsuchiya, S.Mohan, T.Taen, Y.Nakajima, T.Tamegai
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 85 号: 10 ページ: 104512-104512
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.104512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vortex phase diagram of pristine and irradiated Co-doped BaFe2As2 (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Tamegai, T.Taniguchi, T.Taen, Y.Nakajima, T.Nishizaki, T.Naito, N.Kobayashi, H.Kitamura, T.Murakami
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Ser. 巻: (印刷中)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] FeSe superconducting tapes with a high critical current density fabricated by diffusion method (2012)
  • 著者名/発表者名: Q.Ding, S.Mohan, T.Taen, Y.Tsuchiya, Y.Nakajima, T.Tamegai
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Ser. 巻: (印刷中)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of swift Xe irradiation in Ba(Fe1-xCox) 2As2 single crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Taen, Y.Nakajima, T.Tamegai, S.Okayasu, M.Sasase
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Ser. 巻: (印刷中)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature Synthesis of FeTe_<0.5>Se_<0.5> Polycrystals with a High Transport Critical Current Density (2011)
  • 著者名/発表者名: Q.P.Ding, S.Mohan, Y.Tsuchiya, T.Taen, Y.Nakajima, T.Tamegai
  • 雑誌名: Supercond.Sci.Technol. 巻: 24 号: 7 ページ: 75025-75025
  • DOI: 10.1088/0953-2048/24/7/075025
  • 査読あり
• [雑誌論文] H+ irradiation effect in Co-Doped BaFe2As2 single crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakajima, Y.Tsuchiya, T.Taen, T.Tamegai, H.Kitamura, T.Murakami
  • 雑誌名: Physica C 巻: 471 号: 21-22 ページ: 647-647
  • DOI: 10.1016/j.physc.2011.05.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vortex dynamics in proton irradiated Co-doped BaFe2As2 (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Taen, Y.Nakajima, T.Tamegai, H.Kitamura, T.Murakami
  • 雑誌名: Physica C 巻: 471 号: 21-22 ページ: 784-784
  • DOI: 10.1016/j.physc.2011.05.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-optical imaging of polycrystalline FeTe_<1-x>Se_x prepared at various conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Mohan, T.Taen, H.Yagyuda, Y.Nakajima, T.Tamegai, T.Katase, H.Hiramatsu, H.Hosono
  • 雑誌名: Physica C 巻: 471 号: 21-22 ページ: 651-655
  • DOI: 10.1016/j.physc.2011.05.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of epitaxial Co-doped BaFe_2As_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Mohan, T.Taen, H.Yagyuda, Y.Nakajima, T.Tamegai, T.Katase, H.Hiramatsu, H.Hosono
  • 雑誌名: Physica C 巻: 471 号: 21-22 ページ: 1181-1184
  • DOI: 10.1016/j.physc.2011.05.153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-field anomaly of vortex dynamics in iron-pnictide superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Tamegai, T.Taen, H.Yagyuda, Y.Nakajima, S.Okayasu, M.Sasase, H.Kitamura, T.Murakami, T.Kambara, Y.Kanai
  • 雑誌名: Physica C 巻: 471 号: 21-22 ページ: 777-777
  • DOI: 10.1016/j.physc.2011.05.052
  • 査読あり
• [学会発表] プロトン照射による鉄系超伝導体Ba_<1-x>K_xFe_2As_2の超伝導転移温度抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光、大竹史哲、下舜生、為ヶ井強、北村尚
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川
  • 年月日: 2014-03-30
• [学会発表] Significant Enhancement of Critical Current Density with an Introduction of Point Defects in Optimally K-doped Iron-based Superconductors BaFe_2As_2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Taen, F. Ohtake, S. Pyon, T. Tamegai, H. Kitamura
  • 学会等名: 26th International Symposium on Superconductivity
  • 発表場所: 船堀タウンホール、東京
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] 鉄系超伝導体Ba (Fe_<0.93>Co_<0.07>)_2As_2における磁束lock-in現象の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光、柳生田英徳、仲島康行、為ヶ井強、O. Ayala-valenzuela、L. Civale, B. Maiorov, 神原正、金井保之
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学、徳島
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 未照射およびプロトン照射したKドープBaFe2As2における臨界電流密度の上昇と磁束ダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光, 大堀高広, 井上啓, 大竹史哲, 仲島康行, 卞舜生, 為ヶ井強, 木方邦宏, 石田茂之, 永畸洋, 北村尚
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学、広島
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Vortex dynamics in Co-doped and K-doped BaFe2As2 with point defects (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Taen, Takahiro Ohori, Hiroshi Inoue, Fumiaki Ohtake, Yasuyuki Nakajima, Sunseng Pyon, Tsuyoshi Tamegai, Kunihiro Kihou, Shigeyuki Ishida, Hiroshi Eisaki, Hisashi Kitamura
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Coドープ及びKドープBaFe2As2の磁束ダイナミクスに対するプロトン照射効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光、大堀高広、大竹史哲、仲島康行、為ヶ井強、木方邦宏、石田茂之、永崎洋、北村尚
  • 学会等名: 第20回渦糸物理国内会議
  • 発表場所: 鷲羽山 下電ホテル
  • 年月日: 2012-12-09
• [学会発表] Critical Current Density and vortex Dynamics in Pristine and Proton-irradiated (Ba, K)Fe2As2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Taen, Takahiro Ohori, Fumiaki Ohtake, Tsuyoshi Tamegai, Kunihiro Kihou, Shigeyuki Ishida, Hiroshi Eisaki, Hisashi Kitamura
  • 学会等名: 25th International Symposium on Superconductivity
  • 発表場所: 船堀タウンホール、東京
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] Ba(Fe0.93Co0.07)2As2の磁束ダイナミクスに対する点欠陥の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光, 仲島康行, 為ヶ井強, 北村尚
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学、神奈川
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Pinning energy of vortices and glassy exponent in particle-irradiated Ba(Fel-xCox)2As2 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Taen, Y. Nakajima, T. Tamegai, H. Kitamura, T. Murakami
  • 学会等名: MATERIALS &MECHANISMS OF SUPERCONDUCTIVITY CONFERENCE M2S 2012
  • 発表場所: WashingtonD.C.、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2012-07-31
• [学会発表] 高エネルギーAuイオン照射したBa(Fe1-xCox) 2As2における磁束ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Effects of Irradiation-Particle Energy on Critical Current Density in Co-Doped BaFe2As2 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光
  • 学会等名: 24th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] Ba(Fe_<1-x>Cox)2As2の磁束系に対する重イオン照射のエネルギー依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Effects of Swift Xe Irradiation in Ba(Fe1-xCox)2As2 Single Crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: 田縁俊光
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: Beijing International Convention Center中国(北京)
  • 年月日: 2011-08-15