• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

ハイブリッドピン止め構造による高温超伝導体の全磁場方向の高臨界電流密度化

研究課題

研究課題/領域番号 16K06269
研究機関熊本大学

研究代表者

末吉 哲郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (20315287)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード高温超伝導体 / 臨界電流密度 / 異方性 / 磁束ピンニング / 照射欠陥
研究実績の概要

平成28年度では,高温超伝導体においてc軸に平行な磁場(B || c)での量子化磁束(アブリコソフ磁束)のピン止めに有効な線状の格子欠陥が,ab面に平行な磁場(B || ab)での量子化磁束(ジョセフソン磁束)のピン止めにどのように影響を与えるかについて明らかにするために,まずc軸配向したGdBCO超伝導テープ線材のテープ面(ab面)に対して交差した線状の照射欠陥を重イオン照射により導入し,B || abでの臨界電流密度Jcに与える影響について調べた.交差角を系統的に制御して線状格子欠陥を導入したGdBCO超伝導テープ線材でのJcの磁場角度依存性から,ab面に対して±5°以下の交差角の線状格子欠陥ではB || abでのJcの向上に寄与するが,±10°以上の交差角になると,それぞれの線状格子欠陥に平行な磁場ではJcを増加させるが,交差の鋭角側であるB || abでのJcは未照射試料の値とほぼ変わらず,B || abでのピン止めに影響を与えないことが明らかにした.これに対し,B || cのJcでは,c軸に対する線状格子欠陥の交差角が±45°においてもその影響を受けて向上する.以上のB || cとB || abでのJcの向上に寄与する線状格子欠陥の交差角の違いは,量子化磁束の線張力の異方性を考慮することで定量的に説明できることを示した.この結果は,B || c付近での線状格子欠陥によるピン止めと比較して,B || ab付近ではその磁束ピン止めの有効な磁場方向範囲は非常に狭いことを意味しており,実験的に初めて言及した結果である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題では,高温超伝導体の全磁場方向での臨界電流密度Jcの高特性化を実現するために,ab面に平行な磁場方向に特化した量子化磁束のピン止め構造を明らかにすることが一つのポイントと考えている.平成28年度においては,高温超伝導コート線材のab面に対して交差した線状格子欠陥を重イオン照射を用いて導入し,B || cで有効なピン止め特性を示す線状格子欠陥の,B ||ab付近でのピン止め現象を明らかにすることを試みた.
ab面に対して交差角を制御して線状格子欠陥を導入することで,B || ab付近での線状格子欠陥のピン止め特性が系統的に明らかになり,線状格子欠陥の磁束ピン止めの影響が現れる磁場角度範囲は,B || c付近と比較して非常に狭いことを示した.このことは,B ||ab 付近特有の量子化磁束の磁束ピン止め特性の一つを明らかにしたことになり,B || ab付近のJcの改善を図る上では,線状格子欠陥による磁束ピン止めは効率が悪いという設計指針を示した.

今後の研究の推進方策

平成28年度の研究成果より,B || ab付近では交差した線状格子欠陥の磁束ピン止めが有効となる磁場方向が広範囲に及ばず,これは磁束線の線張力の異方性に起因していることが明らかになった.平成29年度では,a軸配向YBCO薄膜を用いることで,重イオン照射によりab面方向に平行な線状格子欠陥を導入し,次の2点からB || abの量子化磁束に平行な線状格子欠陥の磁束ピン止め現象の本質を明らかにすることを試みる.
(1) c軸面内配列a軸配向YBCO配向膜の膜面に対して垂直な重イオン照射により,a軸に平行な線状格子欠陥を導入し,B || abでの量子化磁束の磁束ピン止め効果を明らかにする.
(2) さらに重イオン照射のエネルギーを抑えることで(Xeイオン,80 MeV),YBCO薄膜中に不連続な線状格子欠陥を導入できる.これをa軸配向YBCO薄膜のa軸に平行に導入することで,B || abでの量子化磁束に対する有効なピン止め点として線状的な格子欠陥が適しているか否かについて明らかにすることを試みる.

次年度使用額が生じた理由

c軸配向GdBCOテープ線材におけるab面方向に対して交差した線状格子欠陥によるピン止め特性の評価を完遂させるために,当初同時進行で予定していたc軸面内配列a軸配向YBa2Cu3Oy薄膜での重イオン照射効果の評価を翌年度に回したため,その基板材料SrLaGaO4(\14,6000 @ 3枚)と中間層Gd2CuO4のターゲット(\70,000@1個)の購入を控えた.また,高温超伝導薄膜の作製時に用いるKrFエキシマレーザーを駆動するためのガスの一つであるNeガスについては在庫で賄えた.以上の理由により,未使用額が生じた.

次年度使用額の使用計画

c軸面内配列a軸配向YBa2Cu3Oy薄膜を作製するために必要な基板材料SrLaGaO4と中間層Gd2CuO4のターゲット,KrFエキシマレーザー駆動のためのNeガスの費用として未使用額を使用し,平成29年度の研究計画を遂行する.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] High flux pinning efficiency by columnar defects dispersed in three directions in YBCO thin films2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Sueyoshi, Takahiro Nishimura, Takanori Fujiyoshi, Fumiaki Mitsugi, Tomoaki Ikegami, and Norito Ishikawa
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Technol.

      巻: 29 ページ: 105006

    • DOI

      10.1088/0953-2048/29/10/105006

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Flux Pinning Properties in YBCO Films with Growth-controlled Nano-dots and Heavy-ion Irradiation Defects2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sueyoshi, T. Kotaki, Y. Uraguchi, M. Suenaga, T. Makihara, T. Fujiyoshi, N. Ishikawa
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 530 ページ: 72-75

    • DOI

      10.1016/j.physc.2016.04.011

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Angular behaviour of critical current density in YBa2Cu3Oy thin films with crossed columnar defects2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sueyoshi, T. Sogo, T.Nishimura, T.Fujiyoshi, F. Mitsugi, T. Ikegami, S. Awaji, K. Watanabe, A. Ichinose, N. Ishikawa
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Technol.

      巻: 29 ページ: 065023

    • DOI

      10.1088/0953-2048/29/6/065023

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 重イオン照射による柱状欠陥導入を行った(Bi. Pb)2223薄膜の磁場中特性と微細構造観察2016

    • 著者名/発表者名
      高平俊輔,吉田隆,一野祐亮,藤吉孝則,末吉哲郎,一瀬中
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A (基礎・材料・共通部門誌)

      巻: 136 ページ: 200-204

    • DOI

      10.1541/ieejfms.136.200

    • 査読あり
  • [学会発表] ab面に平行な柱状欠陥を導入したa軸配向YBCO薄膜の磁束ピン止め特性2017

    • 著者名/発表者名
      末吉哲郎,岩永泰弥, 藤吉孝則, 高井洋輔,向田昌志,一瀬中
    • 学会等名
      第63回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] 高温超伝導体におけるイオン照射欠陥を用いた臨界電流密度の制御2017

    • 著者名/発表者名
      末吉哲郎
    • 学会等名
      第4回材料研究会/九州・西日本支部合同研究会
    • 発表場所
      九州工業大学飯塚キャンパス,福岡県飯塚市
    • 年月日
      2017-01-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Critical Current Density of YBCO Films with Different Configurations of Columnar Defects inLongitudinal Magnetic Field2016

    • 著者名/発表者名
      T Sueyoshi, Y Iwanaga, T Kai, T Izumi, T Fujiyoshi
    • 学会等名
      29th International symposium on superconductivity
    • 発表場所
      TOKYO INTERNATIONAL FORUM, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] ab面に対して傾斜した柱状欠陥を含むYBCO薄膜のJcの磁場角度依存性2016

    • 著者名/発表者名
      末吉 哲郎, 岩永泰弥,藤吉孝則,高井洋輔,向田昌志
    • 学会等名
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟市
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Angular Behavior of Jc in GdBCO Coated Conductors with Columnar Defects Crossing to ab-plane2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Sueyoshi, Yasuya Iawanaga, Takanori Fujiyoshi, Yohsuke Takai, Masashi Mukaida, Masaki Kudo, Kazuhiro Yasuda, Norito Ishikawa
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2016
    • 発表場所
      Colorado Convention Center, Denver, CO
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] BaSnO3/YBa2Cu3Oy擬似多層膜の臨界電流密度に対する層構造の影響2016

    • 著者名/発表者名
      末永 桃太郎, 浦口 雄世, 古澤 隆章, 末吉 哲郎, 藤吉 孝則
    • 学会等名
      第93回2016年度春季低温工学・超電導学会
    • 発表場所
      船堀タワーホール,東京
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-01
  • [学会発表] パイロクロア構造を持つGd3TaO7を導入したYBa2Cu3Oy薄膜の作製2016

    • 著者名/発表者名
      牧原 隆博, 利光 直也, 石田 貴廣, 末吉 哲郎, 藤吉 孝則
    • 学会等名
      第93回2016年度春季低温工学・超電導学会
    • 発表場所
      船堀タワーホール,東京
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-01
  • [学会発表] 縦磁場下におけるYBCO薄膜の臨界電流密度に対する重イオン照射効果2016

    • 著者名/発表者名
      岩永 泰弥, 甲斐 隆史, 溝口 剛史, 末吉 哲郎, 藤吉 孝則
    • 学会等名
      第93回2016年度春季低温工学・超電導学会
    • 発表場所
      船堀タワーホール,東京
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-01

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi