|
本研究はBi系高温超伝導材料の粒内臨界電流密度(粒内Jc)を改善し、実用化を一層促進することを目的とする。そのために“自己組織化2Dナノ平面ピンニングセンター”を導入しJc増大を試みる。また、Jc増大のメカニズムを明らかにし、更なる高Jc化を目指す。その為に、種々の分析手法を駆使して結晶構造・化学結合状態の観点から詳細に調べる。
本年度はBi系高温超伝導材料のJc異方性改善効果を明かにした。そのため、Bi系超伝導ウィスカーに磁場を印加しながらJcを測定した。磁場の印加角度は通電方向(a軸)周りにθ=0～180°とした。その結果、得られたBi系高温超伝導ウィスカーのJc異方性とCa不純物添加量に強い相関はみられなかった。従って、Ca不純物添加によって誘起されたピンニングセンターは、ピン留め力が弱い方向(H//c)には存在していない可能性がある。
“自己組織化ピンニングセンター形成法”を用いて育成したBi系超伝導ウィスカーの内、特にJcが高いものについて、実空間で直接的に局所構造歪を観察できる超高分解能透過型電子顕微鏡観察を行った。その結果、高Jc-Bi系超伝導ウィスカー中には、変調構造周期が通常のBi系高温超伝導体(b=2.7nm)より約20%短くなった“短周期変調構造歪”が存在することが明かとなった。また、この構造歪の起源はSrサイトへのCaイオン置換であることも明らかとなった。Sr-O面はBi系高温超伝導体の結晶構造においてバッファー層的な役割を果たしている。そのため、Sr-O面の格子定数が元素置換により変化すると、層間の格子不整合が大きくなる。従って、この格子不整合を緩和するために、変調構造周期が短くなったと考えられる。
|
