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分子ドーピングを用いたナノ人工ピン制御による磁束捕捉特性解明と高機能超伝導膜実現

研究課題

研究課題/領域番号 17K06346
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関静岡大学

研究代表者

喜多 隆介  静岡大学, 工学部, 教授 (90303528)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード高温超伝導 / 超伝導薄膜 / 臨界電流密度 / 人工ピニングセンター / 分子ドーピング / 有機金属塗布法 / 高温超伝導薄膜 / 臨界電流 / 磁束ピニング / 酸化物高温超伝導薄膜 / 臨海電流密度 / 量子磁束 / 超伝導材料・素子 / 電子・電気材料
研究成果の概要

本研究は、有機金属を分子ドーピングした非晶質薄膜を独自の超低酸素分圧プロセスを用いて、サイズ・密度を制御したナノ人工ピンを超伝導薄膜中に形成する独創的手法を開発した。これにより、高い臨界電流輸送能力を有する超伝導薄膜材料を実現するとともに、薄膜形成過程、及び酸化物高温超伝導薄膜におけるナノ人工ピンと磁束量子との相互作用について解明する研究を行った。特に、溶液中のテトラキスZr分子の添加により、薄膜の結晶成長が促進され表面性が向上し、またナノ人工ピン形成により臨界電流密度特性が大きく向上した。更に、HfとLaの共ドーピングにより低磁場から高磁場までのピニング特性の向上に効果があることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本成果により、高い磁場中臨海電流密度を有する高機能酸化物高温超伝導薄膜を実現することが可能となった。これにより、大電力を超低損失で輸送できる超伝導ケーブルの実用化に大きく寄与することが可能となった。更にこの技術を基に、グローバルな超伝導ケーブルネットワークを構築することにより、低炭素社会の実現や二酸化炭素排出の無い社会の実現に貢献できることが期待される。また、次世代医療分野への応用も可能となる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] 成膜温度を変化させて作製したYBa2Cu3O7+BaHfO3薄膜の磁束ピンニング特性2019

    • 著者名/発表者名
      堀出朋哉、鳥越健太、喜多隆介、中村亮太、石丸学、淡路智、松本要
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 83 ページ: 320-326

    • NAID

      130007695350

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Jc properties for Hf and La co-doped Gd123 films fabricated by fluorine-free MOD method2019

    • 著者名/発表者名
      J. Fukui, O. Miura, R. Kita
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 29 ページ: 052601-052605

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometric and compositional factors on critical current density in YBa2Cu3O7-δ films containing nanorods2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Horide, Sho Nagao, Ryosuke Izutsu, Manabu Ishimaru, Ryusuke Kita, Kaname Matsumoto
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 31 号: 6 ページ: 065012-065019

    • DOI

      10.1088/1361-6668/aabe68

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pin potential effect on vortex pinning in YBa2Cu3O7-δ films containing nanorods: Pin size effect and mixed pinning2017

    • 著者名/発表者名
      T. Horide, N. Matsukida, M. Ishimaru, R. Kita, S. Awaji, K. Matsumoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 5 ページ: 052601-052605

    • DOI

      10.1063/1.4975300

    • NAID

      120006596470

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of flux pinning properties for hafnium doped Gd123 thin films fabricated by fluorine-free MOD method2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kobayashi, R. Kita, O. Miura
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 27 号: 4 ページ: 99-103

    • DOI

      10.1109/tasc.2017.2655886

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong c-axis correlated pinning and hybrid pinning in YBa2Cu3O7-δ films containing BaHfO3 nanorods and stacking faults2017

    • 著者名/発表者名
      T. Horide, K. Otsubo, R. Kita, N. Matsukida, M. Ishimaru, S. Awaji, K. Matsumoto
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 30 号: 7 ページ: 074009-074009

    • DOI

      10.1088/1361-6668/aa70d3

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of lanthanum addition on the fabrication of REBa2Cu3Oy (RE=Gd, Sm and Dy) thin films by metal organic deposition using fluorine-free solutions2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kato, R. Kita, N. Kobayashi, O. Miura
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 871 ページ: 012040-012040

    • DOI

      10.1088/1742-6596/871/1/012040

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Improvement of Jc properties for Hf and La co-doped Gd123 films fabricated by fluorine-free MOD method2019

    • 著者名/発表者名
      J. Fukui, R. Kita, O. Miura
    • 学会等名
      6th International Conference on Magnet Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of critical current densities for Ce, Hf doped Gd123 thin film fabricated by fluorine-free MOD method2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hatano, J. Fukui, R. Kita, O. Miura
    • 学会等名
      32nd International Superconductivity on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液相アシスト MOD 法を用いた超伝導薄膜成長における混晶化効果2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木琢真、喜多隆介、福井 盛一郎、三浦大介
    • 学会等名
      2019年秋季第80回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] FF‐MOD法によるGd系超伝導薄膜作製におけるEu,Ho,Dy混晶化効果2019

    • 著者名/発表者名
      横井宏太、喜多隆介、福井 盛一郎、三浦大介
    • 学会等名
      2019年秋季第80回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] フッ素フリーMOD-REBCO膜作製におけるZr及びRE共添加効果2019

    • 著者名/発表者名
      喜多隆介、福井 盛一郎、三浦大介
    • 学会等名
      2019年秋季第80回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Zirconium Doping Using a New Metal-organic Material on the Fabrication of Fluorine-free MOD-GdBCO Films2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kosugi, R. Kita, J. Fukui, O. Miura
    • 学会等名
      31th International Symposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] (119)Enhancement of critical current densities for Hf and La doped Gd123 films fabricated by fluorine-free MOD method2018

    • 著者名/発表者名
      J. Fukui, T. Takahashi, O. Miura, R. Kita
    • 学会等名
      31th International Symposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液相アシスト MOD 法を用いた超伝導薄膜成長における混晶化および添加効果2018

    • 著者名/発表者名
      穂積 伸哉、喜多隆介、福井 盛一郎、三浦大介
    • 学会等名
      第79回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フッ素フリーMOD 法を用いた GdBCO 膜作製における Zr 添加効果2018

    • 著者名/発表者名
      小杉 航輝、喜多隆介、福井 盛一郎、三浦大介
    • 学会等名
      第79回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フッ素フリーMOD法を用いたGdBCO超伝導薄膜作製おけるEu及びHo混晶化効果2018

    • 著者名/発表者名
      室崎秀太、喜多隆介、福井 盛一郎、三浦大介
    • 学会等名
      第79回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Co-doping effects on the fabrication of fluorine-free MOD-GdBCO films2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kato, R. Kita, N. Kobayashi, O. Miura
    • 学会等名
      30th International Symposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flux pinning properties of hafnium doped Gd123 films fabricated by fluorine-free MOD method with multistage heat treatment2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kobayashi, J. Fukui, R. Kita, O. Miura
    • 学会等名
      30th International Symposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フッ素フリーMOD法を用いたGd系超伝導薄膜おけるEu混晶化効果2017

    • 著者名/発表者名
      荒田竜介、喜多隆介、小林夏輝、三浦大介
    • 学会等名
      第78回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] フッ素フリーMOD-GdBCO膜形成におけるAg添加効果2017

    • 著者名/発表者名
      岸本 宗樹、喜多隆介、小林夏輝、三浦大介
    • 学会等名
      第78回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 液相アシストMOD法を用いたGd系超伝導薄膜成長条件の検討2017

    • 著者名/発表者名
      植村 雅紀、喜多隆介、小林夏輝、三浦大介
    • 学会等名
      第78回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] フッ素フリーMOD-REBCO膜作製におけるLa, RE共添加効果2017

    • 著者名/発表者名
      加藤聖也、喜多隆介、小林夏輝、三浦大介
    • 学会等名
      第78回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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