高エネルギー粒子線照射による鉄系超伝導体のギャップ構造の解明と臨界電流密度の増強

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01141
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 為ケ井 強 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30183073)
• 研究分担者: 岡安 悟 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (50354824) ; 一瀬 中 一般財団法人電力中央研究所, 電力技術研究所, 上席研究員 (70371284)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 鉄系超伝導体 / 粒子線照射 / 臨界電流密度 / 超伝導ギャップ構造

研究実績の概要

鉄系超伝導体を対象として、主にプロトンや重イオン等の高エネルギー粒子線照射により生成される欠陥を用いて、基礎面では超伝導発現機構に関連する超伝導ギャップ構造の解明を、応用面では臨界電流密度の増強を目指して研究を行い、以下の成果を得た。
１、プロトン照射したFeSeにおけるTcの特異な照射量依存性の発見。２、重イオン照射した(Ba,K)Fe2As2における磁場侵入長の測定結果がs±波超伝導による説明。３、FeSeにおける角度依存比熱測定による異方的な複数のギャップの存在の確認。４、スプレー状に柱状欠陥を導入した(Ba,K)Fe2As2における特異な臨界電流密度の増強の発見。５、EuFe2(As,P)2における超伝導と強磁性の共存状態の詳細解明。６、(Ba,K)Fe2As2丸型線材における大きな臨界電流密度の実現（38 kA/cm2, 4.2 K, 10 T）。７、BaFe2(As,P)2におけるプロトン照射効果の解明。８、CaKFe4As4単結晶における異方的臨界電流の解明。９、CaKFe4As4丸型線材の作製と臨界電流密度の評価。１０、従来型超伝導体NbSe2における粒子線照射による臨界電流密度増大の確認。

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

11系および122系の鉄系超伝導体への粒子線照射効果をさらに解明するとともに、新たな構造を持つ鉄系超伝導体の磁束状態の解明および線材の作製を行えたと共に、従来型超伝導体における粒子線照射効果の研究に着手できたため。

今後の研究の推進方策

引き続き、粒子線照射による散乱体導入効果の検討によるギャップ構造の解明を他の鉄系超伝導体で継続するとともに、新たな鉄系超伝導体にける点状および柱状欠陥による増強されたピン止め機構を解明する。さらに、より実用的で大きな臨界電流密度を持つ丸型線材の開発を行う。さらに、各種従来型超伝導体における粒子線照射効果を詳細に検討する。

研究成果

• [国際共同研究] Politecnico di Torino(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Politecnico di Torino
• [国際共同研究] Southeast University/IOP(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Southeast University/IOP
• [国際共同研究] National Institute of Materials Physics(ルーマニア)
  • 国名: ルーマニア
  • 外国機関名: National Institute of Materials Physics
• [雑誌論文] Recent Progress of Iron Based Superconducting Round Wires (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Pyon, T. Tamegai, K. Takano, H. Kajitani, N. Koizumi, and S. Awaji
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 1293 ページ: 012042_1-10
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1293/1/012042
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fabrication of (Ba,Na)Fe2As2 Round Wires using HIP Process (2019)
  • 著者名/発表者名: D. Miyawaki, S. Pyon, T. Tamegai, S. Awaji, K. Takano, H. Kajitani, and N. Koizumi
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 1293 ページ: 012043_1-7
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1293/1/012043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiple topological states in iron-based superconductors (2019)
  • 著者名/発表者名: P. Zhang, Z. J. Wang, X. X. Wu, K. Yaji, Y. Ishida, Y. Kohama, G. Y. Dai, Y. Sun, C. Bareille, K. Kuroda, T. Kondo, K. Okazaki, K. Kindo, X. C. Wang, C. Q. Jin, J. P. Hu, R. Thomale, K. Sumida, S. L. Wu, K. Miyamoto, T. Okuda, H. Ding, G. Gu, T. Tamegai, T. Kawakami, M. Sato, and S. Shin
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 15 ページ: 41-47
  • DOI: 10.1038/s41567-018-0280-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Deviation from canonical collective creep behavior in Li0.8Fe0.2OHFeSe (2019)
  • 著者名/発表者名: Yue Sun, Sunseng Pyon, Run Yang, Xianggang Qiu, Jiajia Feng, Zhixiang Shi, and Tsuyoshi Tamegai
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 88 ページ: 034703_1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.88.034703
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large and significantly anisotropic critical current density induced by planar defects in CaKFe4As4 single crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Sunseng Pyon, Ayumu Takahashi, Ivan Veshchunov, Tsuyoshi Tamegai, Shigeyuki Ishida, Akira Iyo, Hiroshi Eisaki, Motoharu Imai, Hideki Abe, Taichi Terashima, Ataru Ichinose
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 99 ページ: 104506_1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.99.104506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of excellent Jc performance in (AE,Na)Fe2As2 (AE: Sr, Ba) PIT wires (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, T. Suwa, D. Miyawaki, S. Pyon, K. Takano, H. Kajitani, N. Koizumi, and S. Awaji
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond. 巻: 29 ページ: 7300605_1-5
  • DOI: 10.1109/TASC.2019.2905159
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Swift-Particle Irradiations on Critical Current Density in CaKFe4As4 (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Takahashi, S. Pyon, S. Okayasu, S. Ishida, A. Iyo, H. Eisaki, M. Imai, H. Abe, T. Terashima and T. Tamegai
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Promising characteristics in Ag-sheathed (Sr,Na)Fe2As2tape (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Suwa, Sunseng Pyon, TsuyoshiTamegai, and Satoshi Awaji,
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 11 ページ: 063101_1-5
  • DOI: 10.7567/APEX.11.063101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disorder-sensitive node-like small gap in FeSe (2018)
  • 著者名/発表者名: Yue Sun, Shunichiro Kittaka, Shota Nakamura, Toshiro Sakakibara, Peng Zhang, Shik Shin, Koki Irie, Takuya Nomoto, Kazushige Machida, Jingting Chen, and Tsuyoshi Tamegai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 ページ: 064505_1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.98.064505
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] AC magnetic response of superconducting single crystals exhibiting a second peak on the DC magnetization curves (2018)
  • 著者名/発表者名: L. Miu, A. Ionescu, A. Crisan, D. Miu, T. Petrisor, A. Park, and T. Tamegai
  • 雑誌名: Physica C 巻: 555 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.physc.2018.10.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fabrications and Characterizations of CaKFe4As4 Round Wires Sintered at High Pressure (2018)
  • 著者名/発表者名: Sunseng Pyon, Daisuke Miyawaki, Ivan Veshchunov, Tsuyoshi Tamegai, Katsutoshi Takano, Hideki Kajitani, Norikiyo Koizumi, and Satoshi Awaji
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 11 ページ: 123101_1-5
  • DOI: 10.7567/APEX.11.123101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication Process and Pressure Dependence of Critical Current Density in Ba1-xKxFe2As2 Superconducting HIP Wires (2018)
  • 著者名/発表者名: Sunseng Pyon, Takahiro Suwa, Tsuyoshi Tamegai, Katsutoshi Takano, Hideki Kajitani, Norikiyo Koizumi, Satoshi Awaji
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 1054 ページ: 012044_1-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1054/1/012044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropy of Critical Current Densities in Ba1-xKxFe2As2 and Ba(Fe1-xCox)2As2 with Splayed Columnar Defects (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Ito, S. Pyon, T. Kambara, A. Yoshida, S. Okayasu, A. Ichinose, T. Tamegai
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 1054 ページ: 012020_1-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1054/1/012020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Critical Current Density in AgSn-sheathed (Sr,Na)Fe2As2 Superconducting Tapes (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Suwa, S. Pyon, T. Tamegai, S. Awaji
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 1054 ページ: 012045_1-5
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1054/1/012045
  • 査読あり
• [学会発表] CaKFe4As4における 異方的臨界電流密度 (2019)
  • 著者名/発表者名: 為ヶ井 強、卞 舜生、高橋歩夢、小林優斗、岡安 悟、一瀬 中
  • 学会等名: つくば-柏-本郷 超伝導かけはしプロジェクト ワークショップ
• [学会発表] Enhancement of Critical Current Density at Some Fraction of BΦ in Superconductors with Splayed Columnar Defects (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, Wenjie Li, A. Takahashi, S. Pyon, S. Okayasu, A. Ichinose
  • 学会等名: Plasma 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancement of Jc at around 1/3BΦ in Iron-based Superconductors with Splayed Columnar Defects (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, A. Takahashi, N. Ito, S. Pyon, A. Yoshida, T. Kambara, S. Okayasu, A. Ichinose
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Fragile zero-energy vortex bound state in the topological superconductor candidate FeTe0.6Se0.4 (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Machida, Y. Sun, S. Pyon, S. Takeda, Y. Kohsaka, T. Hanaguri, T. Sasagawa, T. Tamegai
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Superconducting and normal state anisotropy of Fe(Te,Se) single crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, H. Ohnuma, N. Mine, H. Kitano, and T. Tamegai
  • 学会等名: 日本物理学会年会
• [学会発表] Anisotropic critical current density in NbSe2 with splayed columnar defects (2019)
  • 著者名/発表者名: W. Li, T. Tamegai, S. Pyon, I. Veshchunov, A. Takahashi, D. Miyawaki, and S. Okayasu
  • 学会等名: 日本物理学会年会
• [学会発表] Fe(Se,Te)単結晶の面内微小接合素子の作製と電気化学的キャリア制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大沼遥, 岡田一宏, 高木友宏, 野地尚, 小池洋二, 鮎川晋也, 為ヶ井強, 孫悦, 北野晴久
  • 学会等名: 日本物理学会年会
• [学会発表] Ba1-xNaxFe2As2丸型HIP線゛の作製条件の最適化と性能の向上 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮脇大輔, 卞舜生, 為ヶ井強, 淡路智
  • 学会等名: 日本物理学会年会
• [学会発表] 122型鉄系超伝導体に対するc軸非対称なスプレイド柱状欠陥の効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋歩夢, 卞舜生, 神原正A, 吉田敦A, 岡安悟B, 為ヶ井強
  • 学会等名: 日本物理学会年会
• [学会発表] CaKFe4As4多結晶の熱処理純良化と超伝導線材の臨界電流密度向上 (2019)
  • 著者名/発表者名: 卞舜生, 宮脇大輔, 為ヶ井強, 淡路智
  • 学会等名: 日本物理学会年会
• [学会発表] In-plane Anisotropy of Critical Current Density in Superconductors with Splayed Columnar Defects (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, A. Park, N. Ito, A. Takahashi, S. Pyon, T. Nishizaiki, T. Kambara, A. Yoshida, S. Okayasu, A. Ichinose
  • 学会等名: ICSM2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Anomalous Enhancement of Critical Current Density in Iron-based Superconductors with Splayed Columnar Defects (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, A. Park, N. Ito, A. Yamaoka, S. Pyon, T. Kambara, A. Yoshida, S. Okayasu, A. Ichinose
  • 学会等名: 8th International Conference -Science and Engineering of Novel Superconductors
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新規超伝導マグネットの開発と 強磁場発生 (2018)
  • 著者名/発表者名: 為ヶ井強
  • 学会等名: 超伝導とその周辺：渦糸物理と検出器の新展開
• [学会発表] Anomalous Enhancement of Critical Current Density due to Novel Planar Defects in CaKFe4As4 (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, A. Takahashi, S. Pyon, N. Ito, S. Ishida, A. Iyo, H. Eisaki, M. Imai, H. Abe, T. Terashima, S. Ooi, A. Ichinose
  • 学会等名: M2S2018
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Ion-irradiation on critical current density in CaKFe4As4 single crystals (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Pyon, A. Tahakashi, I. Veshchunov, N. Ito, T. Tamegai, S. Ishida, A. Iyo, H. Eisaki, M. Imai, H. Abe, T. Terashima
  • 学会等名: M2S2018
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison of 1.19 GeV Pb and 320 MeV Au Irradiation Effects on Critical Current Density in Ba0.6K0.4 Fe2As2 (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Takahashi, S. Pyon, S. Okayasu, G. Ghigo, D. Torsello, R. Gerbaldo, T. Tamegai
  • 学会等名: M2S2018
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-Low Temperature Spectroscopic Imaging Studies of Vortices in the Topological Superconductor FeTe0.6Se0.4 (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Machida, Y. Sun, S. Takeda, Y. Kohsaka, T. Hanaguri, T. Sasagawa, T. Tamegai
  • 学会等名: M2S2018
  • 国際学会
• [学会発表] Developments of Round Wires of Iron-based Superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, S. Pyon, T. Suwa, D. Miyawaki, H. Kajitani, N. Koizumi, S. Awaji
  • 学会等名: International Workshop on Superconducting Materials for Applications
  • 国際学会
• [学会発表] トポロジカル超伝導体候補物質FeTe0.6Se0.4における渦糸芯電子状態の走査型トンネル分光 (2018)
  • 著者名/発表者名: 町田理, 孫悦, 竹田駿, 幸坂祐生, 花栗哲郎, 笹川崇男, 為ヶ井強
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] 122型鉄系超伝導体の臨界電流密度に対する1.19 GeV Pb照射効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋歩夢, 卞舜生, G. Ghigo, D. Torsello, R. Gerbaldo, 為ヶ井強
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] (Ba,Na)Fe2As2丸型HIP線材の作製と臨界電流密度の向上 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮脇大輔, 為ヶ井強, 卞舜生, 淡路智
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] 超伝導体における量子磁束運動の抑制 (2018)
  • 著者名/発表者名: 為ヶ井強
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] CaKFe4As4超伝導体線材の作製と臨界電流密度の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 卞舜生, 宮脇大輔, 為ヶ井強, 淡路智
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] Quasi-particle evidence for the nematic state above superconductivity in Sr0.1Bi2Se3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yue Sun, S. Kittaka, T. Sakakibara, K. Machida, T. Tamegai, J. Wang, J. Wen
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] Demonstration of Excellent Jc Characteristics in (AE,Na)Fe2As2 (AE: Sr, Ba) PIT Wires (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, T. Suwa, D. Miyawaki, S. Pyon, K. Takano, H. Kajitani, N. Koizumi, S. Awaji
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference 2018
  • 国際学会
• [学会発表] スプレー柱状欠陥を導入した NbSe2における磁束状態 (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, Wenjie Li, S. Pyon, S. Okayasu, A. Ichinose
  • 学会等名: 第26回渦糸物理国内会議
• [学会発表] 超伝導線材の臨界電流密度 (2018)
  • 著者名/発表者名: 卞 舜生
  • 学会等名: 第26回渦糸物理国内会議
• [学会発表] Evaluation of Anisotropic Critical Current Density in CaKFe4As4 (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tamegai, A. Tahakashi, S. Pyon, I. Veshchunov, S. Ishida, A. Iyo, H. Eisaki, M. Imai, H. Abe, T. Terashima, S. Ooi, and A. Ichinose
  • 学会等名: ISS2018
  • 国際学会
• [学会発表] Recent Progress of Iron Based Superconducting Round Wires (2018)
  • 著者名/発表者名: Sunseng Pyon, Tsuyoshi Tamegai, Katsutoshi Takano, Hideki Kajitani, Norikiyo Koizumi, Satoshi Awaji
  • 学会等名: ISS2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of Swift-Particle Irradiations on Critical Current Density in CaKFe4As4 (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Takahashi, S. Pyon, S. Okayasu, S. Ishida, A. Iyo, H. Eisaki, M. Imai, H. Abe, T. Terashima T. Tamegai
  • 学会等名: ISS2018
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of (Ba,Na)Fe2As2 round wires using HIP process (2018)
  • 著者名/発表者名: D. Miyawaki, S. Pyon, T. Tamegai, S. Awaji, K. Takano, H. Kajitani, and N. Koizumi
  • 学会等名: ISS2018
  • 国際学会