2019 年度研究成果報告書

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

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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
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
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。
自由記述の分野	超伝導薄膜材料
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。