2022 年度研究成果報告書

酸素欠損量制御で探る希土類系銅酸化物超伝導線材の縦磁界効果

研究課題

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研究課題/領域番号	21K14192
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関	東北大学
研究代表者	岡田達典東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50793775)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2023-03-31
キーワード	超伝導 / REBCO / 臨界電流 / 磁束ピンニング / 銅酸化物超伝導体 / 鉄系超伝導体 / 酸素欠損 / 機械特性
研究成果の概要	市販REBCO線材に酸素欠損を導入し、広範な温度・磁場・角度条件下のJc測定を通じて、酸素欠損がもたらす磁束ピン止めへの影響解明を試みた。その結果、酸素欠損導入により、臨界温度・キャリア密度は減少し、面内コヒーレンス長は大きく、面間コヒーレンス長ξcは小さくなる傾向を観測した。また、縦磁場Jcと面内横磁場Jcが互いに近づく挙動を観測したが、ξcの減少で固有ピンが効果的となったためと考えられる。更に、Bi2223線材・K-Ba122線材のJc特性を評価し、磁束ピン止めに対する印加ひずみ、粒界・球状ピンの影響の定量的記述に成功した。
自由記述の分野	超伝導
研究成果の学術的意義や社会的意義	超伝導線材における縦磁界効果は臨界電流を飛躍的に向上する手段として注目されているが、縦磁界臨界電流に対する人工ピン・酸素欠損の影響は明らかになっていなかった。本研究にて酸素欠損導入による超伝導特性の変化を明らかにした結果、人工ピンの導入や面間コヒーレンス長の縮小などを通じて面内横磁場に対する臨界電流値を向上させることで、超伝導線材の特性を向上できることが示唆された。また、Bi2223線材・K-Ba122線材の臨界電流に対するひずみや粒界・球状ピンの影響を定量記述を実現したことで、マグネット等の設計が容易になる。本研究で得た成果を踏まえた線材設計の最適化により、超伝導線材の特性向上が期待される。