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2018 年度 実績報告書

層状オキシハライド導入による希土類系高温超伝導体薄膜の組織制御と機能改善

研究課題

研究課題/領域番号 17K14814
研究機関青山学院大学

研究代表者

元木 貴則  青山学院大学, 理工学部, 助教 (00781113)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード高温超伝導体 / MOD法 / 薄膜 / 酸化ハロゲン化物
研究実績の概要

本研究では、工業化に適したフッ素フリーMOD法と呼ばれる溶液プロセスを用いて、希土類系高温超伝導体(RE123)薄膜の組織制御と高特性化を追究した。ハロゲン元素として塩素(Cl)もしくは臭素(Br)を添加することでRE123と格子整合性の極めて高い酸化ハロゲン化物(Ba2342)が薄膜中に生成し、RE123の結晶性および配向性が大いに改善することを見出した。
単結晶基板を用いた基礎的な研究においては、ClもしくはBrとともにZr,Sn,Hfといった金属を微量に共添加することによって大幅に臨界電流特性を改善することに成功した。特にBrとの共添加が有効であり、従来の無添加のフッ素フリーMOD法RE123薄膜の特性に比べて、磁場中臨界電流特性の指標であるピンニング力密度として最大で3倍以上の改善を達成した。
さらに、実用化を視野に入れた長尺化可能な金属基板を用いた研究にも取り組んだ。フッ素フリーMOD法において1μm以上の厚さの薄膜は報告例がないが、本研究で明らかにしたハロゲン添加を行うとともに成膜条件を詳細に検討することによって最大3μmまでの厚膜化に成功した。液体窒素温度における臨界電流値(Ic)は、フッ素フリーMOD法ではこれまで100A程度が最大であったが、本研究において当初の目標を超える210Aを達成した。プロセスを最適化することで、今後さらなる厚膜化ならびに高Ic化を見通せる段階に達しており、フッ素フリーMOD法を用いて低コスト実用線材が開発可能であると示すことができたと考えている。
以上の成果に関して、学会発表、論文発表を行った。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Promotion of Epitaxial Growth and Enhanced Jc by Coaddition of Br and Metals (Zr, Sn, Hf) to the Fluorine-Free MOD Processed YBCO Films2019

    • 著者名/発表者名
      T. Motoki, S. Ikeda, S. Gondo, S. Nakamura, G. Honda, T. Nagaishi, T. Doi, and J. Shimoyama
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 29 ページ: 6600804

    • DOI

      10.1109/TASC.2019.2898552

    • 査読あり
  • [学会発表] MOD法による導電性中間層に適するLaMO3酸化物薄膜の作製と物性2019

    • 著者名/発表者名
      元木 貴則, 池田 周平, 権藤 紳吉, 中村 新一, 本田 元気, 永石 竜起, 土井 俊哉, 下山 淳一
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Promotion of Epitaxial Growth and Enhanced Jc by Coaddition of Br and Metals (Zr, Sn, Hf) to the Fluo-rine-Free MOD Processed YBCO Films2018

    • 著者名/発表者名
      T. Motoki1, S. Ikeda, S. Gondo, S. Nakamura, G. Honda, T. Nagaishi, T. Doi, J. Shimoyama
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Cnference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of REBCO thin films with high critical current properties on metallic substrates by fluorine-free MOD method2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ikeda, T. Motoki, S. Nakamura, G. Honda, T. Nagaishi, S. Horii, T. Doi, J. Shimoyama
    • 学会等名
      Materials Research Society 2018 Spring Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] MOD 法による REBCO 薄膜線材に適する新規酸化物中間層の開発2018

    • 著者名/発表者名
      元木 貴則, 池田 周平, 権藤 紳吉, 中村 新一, 土井 俊哉, 本田 元気, 永石 竜起, 下山 淳一
    • 学会等名
      第96回春季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] MOD法によるLa-AE-Cu-O層状酸化物配向膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      元木 貴則, 池田 周平, 権藤 紳吉, 中村 新一, 本田 元気, 永石 竜起, 土井 俊哉, 下山 淳一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] MOD法による層状酸化物2軸配向中間層の作製と物性2018

    • 著者名/発表者名
      元木貴則, 池田周平, 権藤紳吉, 下山淳一, 中村新一, 土井俊哉, 本田元気, 永石竜起
    • 学会等名
      第97回(2018年秋季)低温工学・超電導学会
  • [学会発表] 複数回焼成による金属基板上フッ素フリーMOD法Y123薄膜の厚膜化と高Ic化2018

    • 著者名/発表者名
      池田 周平, 権藤 紳吉, 元木 貴則, 下山 淳一, 中村 新一 , 本田 元気, 永石 竜起
    • 学会等名
      第97回秋季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] フッ素フリーMOD法Y123配向膜への低温後熱処理による積層欠陥の導入と高Jc化2018

    • 著者名/発表者名
      権藤 紳吉, 池田 周平, 元木 貴則, 下山 淳一, 中村 新一, 本田 元気, 永石 竜起
    • 学会等名
      第97回秋季低温工学・超電導学会
  • [備考]

    • URL

      http://www.phys.aoyama.ac.jp/~w3-shimo/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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