| 研究課題/領域番号 |
19K04350
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
舩木 修平 島根大学, 学術研究院理工学系, 助教 (00602880)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | REBCOの低温成膜 / REBCOの高品質化 / REBCOの液相成長 |
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| 研究実績の概要 |
RE系超伝導体には，重希土類（HRE）と軽希土類（LRE）を含む系があり，123組成ではLREの方が固相反応に必要な温度が高いが，潜在的なTcが高い．しかしながら，LRE3+はBa2+とイオン半径が近く，しばしばLREがBaサイトに置換しTcが低下することが知られている．一方，124組成ではREとBaの置換が生じにくいことが知られている．そこで，LRE124を成膜し，その後の熱処理で123組成に変態することができれば，高品質なLRE123が得られると考えた．まず，HREの代表としてYを，LREの代表としてEuを選択し，それぞれ124組成となるよう秤量したものをKOH法で成膜した．その結果，Yを用いた場合は550℃程度までしか低温化できなかったが，Euを用いた場合は500℃程度まで低温化することに成功した．得られた試料のXRD測定から，Yを用いた場合はY2Cu2O5相が安定して生成してしまうため，低温下で124の形成が困難であったが，EuではRE2Cu2O5相を介さずに直接124相が形成されることが，重要なキーテクノロジーであることが分かった．
次に，得られたEu124膜を様々な酸素濃度，温度で熱処理し，Eu123相へ変態する条件を調査し，これまで報告されてきたY124-Y123相図と同様に，低酸素雰囲気であるほど，124から123に変態する温度が低温化することが分かった．そして，pO2=10-4atm下では，625℃の低温化でEu123膜が得られた．このEu123膜のTcは93 Kであり，固相反応法で報告されている典型的なEu123超伝導体のTc=93.7 Kに匹敵するほどの品質であることも確認された．
これらの成果は，簡便な環境で高品質なRE123膜を作製する手法の確立に大きく資すると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成31年度中に目標としていた「RE124膜からRE123膜への相変態熱処理条件の検討」は滞りなく達成していると考えられる．また，得られたEu123膜が，これまで報告されている高品質な試料と同等な特性を有していることもわかり，今後のさらなる飛躍につながると期待できる．さらに，平成32年度以降に計画していた「RE123膜中で磁束ピンニングセンターとなる，ナノサイズ不純物の形成」についても評価を開始し，Eu124から変態したEu123中に余剰となったCuが微細に析出し，これがピンニングセンターとして機能することが期待できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでLREとしてEuを用いて，研究を進めてきたが，線材手になTcがさらに高いNdはLaを用いたものも同様なプロセスでの成膜を試みる．また，様々な単結晶基板を用いたRE123膜の作製については，基板によってKOH法で結晶が成長するものとしないものがあることが分かっている．結晶成長しない基板は，高温の溶融水酸化物によって浸食された痕が見られたことから，そのような基板を用いる際には，適当な酸化物層を簡便な手法で成膜し，それを種結晶としてRE124膜を溶液成長させることで，基板を溶解させることなく高性能かつ低コストな膜作製を試みたいと考えている．
最終的には，応用上もっとも重要とされる磁場中での超伝導特性を明らかにし，特性向上のための膜中における不純物の形成メカニズム，及び形状コントロールの方法について明らかにしたいと考えている．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
同様な装置，消耗品を扱う研究費として，学内公募の助成及び外部資金の獲得ができたため．
平成32年度は様々な当初予定の消耗品の他に，様々な基板の購入費として余剰金額を充てる予定である．
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