| 研究概要 |
本研究は超伝導酸化物と金属の2相複合材料および超伝導酸化物に不純物を添加して作製した複合材料を対象として、構成相のクラスターの臨界挙動を示すパーコレーション過程に着目し、材料の電気的磁気的超伝導特性の測定から得られる知見を材料評価へ適用することを目的とした。前半の研究においては超伝導酸化物Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O(2223相)と金属相Agの複合材料について実験を行い、その超伝導特性が構成相のクラスター形成のパーコレーション過程によって特徴づけられることを明らかにした。Ag相につい臨界指数t=1.1とs=0.66によりこの過程が特徴づけられ3次元的クラスター成長が見られた。しかしながら、酸化物超伝導クラスターについては体積分率0.57のような高い閾値になって転移が現れ、s=1.2となる。この挙動は結晶粒の著しい異法性と結晶粒間の超伝導弱結合の性質が本質的に反映され、クラスターが2次元的に成長することから理解されることを明らかにした。後半の研究においては高温超伝導酸化物Y_1Ba_2Cu_3O_<7-δ>,に異なった濃度の不純物Prを添加して作製した複合材料の超伝導特性の測定を行った。そこではナノスケールの微細構造をもつパーコレーション系が実現されていることが明らかになった。Prは酸化物結晶中のYと置換する配置をとり、酸化物を絶縁体化する。Pr_xY_<1-x>によってYとの相対濃度をxで表わすとき、濃度の増大とともに超伝導転移温度は低下する。xが0.4以上の濃度になると超伝導特性は外部磁場にかなり敏感になり、xが0.6を超えると、この複合体は超伝導体から絶縁体に相転移する。この2つの遷移点は2次元系のパーコレーションの閾値と密接な関係があることを明らかにした。以上の結果はパーコレーション臨界挙動の測定は超伝導複合材料の評価に有効であることを示す。
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