| 研究課題/領域番号 |
18K13783
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
岡田 達典 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50793775)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 鉄カルコゲナイド超伝導 / 臨界電流 / 一軸ひずみ |
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| 研究実績の概要 |
鉄カルコゲナイド超伝導体の強磁場応用を目指した基礎特性解明の第一段階として、配向中間層付き金属基板上に堆積した鉄カルコゲナイド超伝導テープ線材の超伝導特性（転移温度、上部臨界磁場）、および、臨界電流密度の温度・磁場・角度依存性を測定した。その結果、類似の試料に対する先行研究よりも良好な転移温度・臨界電流密度が観測された。特に、低磁場での臨界電流特性が向上したことから、成膜条件の最適化や人工的な磁束ピンニング中心の導入により特性の更なる向上が期待できる。
また、ナノ粒子を含む希土類系銅酸化物超伝導テープ線材における臨界電流密度の温度・磁場・角度依存性を詳細に測定し、そのピンニング特性を明らかにした。得られた結果は球形ピンを含む２次元的超伝導物質という観点から、鉄カルコゲナイド超伝導体の良い比較対象として有用である。
次いで、鉄カルコゲナイド超伝導テープ線材における超伝導・通電特性のひずみ依存性を解明すべく、四点曲げ装置による測定を試みたが、計測に用いるひずみゲージの接着に伴う熱処理により、特性が大幅に低下することが判明した。熱処理の際に、超伝導体の組成比が崩れ、特性劣化に至ったと考えている。現在、組成比の変動を回避すべく、保護層の添加および最適な接着条件を検討しており、今後、特性の劣化は回避できると期待している。
また、一軸性の圧縮・伸長ひずみ印加下による測定を実現すべく、８点曲げ（双方向４点曲げ）ひずみ印加装置を設計し、試作品を製作した。0.1%以下のひずみ印加下における測定では、超伝導特性に変化は見られていないが、印加したひずみは目的値よりも小さなものであり、現在、装置の再設計を行っている。顕著な特性向上が期待される低テルル組成試料に対する、より大きなひずみ印加によって、超伝導特性を変化・制御できると考えられる。
これらの成果は、学会等で報告を行った。
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| 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
既存の測定環境にて、おおよその測定を遂行することができており、超伝導特性・臨界電流密度の温度・磁場・磁場印加角度依存性を評価することが出来た。特にセレンの50%をテルル置換した試料では、支配的な磁束ピンニング機構として、元素置換に由来するランダムピンニングを示唆する結果が得られており、鉄カルコゲナイド超伝導体のピンニング機構を解明する足がかりが得られた。
ひずみ依存性に関しては、熱処理に伴う特性の劣化が判明し、最適な試料での測定は遂行できていない。しかしながら、熱処理に伴う特性劣化を回避する種々の対策を試みており、より良好な試料での特性評価が期待される。
今後、超伝導特性・通電特性のより詳細な組成依存性を調べることで、一軸ひずみ依存性の解明よび更なる通電特性向上への道筋をつけられると期待ることから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
測定試料に関して、より多彩なセレン-テルル組成比を有する系統的な特性評価を予定している。これにより、鉄カルコゲナイド超伝導テープ線材における磁束ピンニング機構の解明に繋がると期待できる。
また、これら鉄カルコゲナイド超伝導テープ線材における一軸ひずみ依存性の解明を目指し、保護層の最適化、ひずみゲージ接着に伴う熱処理条件の最適化、および、８点曲げ（双方向４点曲げ）ひずみ印加装置の改良を予定している。
また、ラジオ波-マイクロ波領域における高周波特性測定に向けた装置設計を遂行中であり、今後、直流および高周波領域での測定から、鉄カルコゲナイド超伝導テープ線材における磁束ピンニング機構の探索を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度途中に、購入を計画していたひずみゲージの製品規格の変更が発生したため、本年度内の追加購入を見送った。規格変更後のひずみゲージの特性評価が凡そ完了したため、次年度に追加の購入を計画している。
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