研究課題
基盤研究(C)
Bi_2Sr_2Ca_<m-1>Cu_mO_<2m+4+δ>(Bi系)酸化物超伝導体をパワーエレクトロニクスの分野で工学的に応用するためには、超伝導体に流すことのできる電流を格段に向上させる必要がある。本研究では結晶配向の最も進んだ形態であるバルク単結晶においてJcを向上させることを目標に、単結晶の高品質化と大型化について調べ、以下の事項が明らかになった。最初に、自己フラックス法による大型単結晶の育成に取り組んだ。従来より単結晶育成の初期粉末に高品質化合物を使うことが有効であることを示してきたので、最も結晶化の進んだ形態である単結晶自体を初期粉末に利用することを考案した。この手法を用いることにより高品質かつ大型の単結晶を育成することに成功した。しかし、この手法の課題として、最初の育成に必要な単結晶を効率よく大量に育成することが必要である。そこで、二度の熱処理による単結晶の大型化の手法を改善し、使用するるつぼの大きさを変えることと、熱処理条件の最適化を図ることにより10×10mm^2程度の単結晶を安定的に育成できる手法を開発することができた。これにより、単結晶の大電流化についての第一の課題を解決することができた。この単結晶を利用した超伝導特性等の測定システムを構築し、超伝導転移温度を測定した。セラミクスにおいてはこのシステムの有効性を充分に検証することができた。続いてこのシステムを利用した単結晶の臨界電流密度の測定システムを構築し、実験に取り組んだ。しかし現段階では、電極部の不安定性が原因と思われる障害により臨界電流密度の測定が難しい状態で、高電流密度化の前段階として電極形成について高品質化を前提とした研究が緊急の課題として浮上してきている。本研究で得られた成果を元に今後これらの課題について検討し、当初の目的である単結晶における電流密度の向上についての研究を更に推進させて行きたいと考えている。
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