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2011 年度 実績報告書

相変態およびひずみの効果に着目した鉄系超伝導線材作製

研究課題

研究課題/領域番号 23860042
研究機関首都大学東京

研究代表者

水口 佳一  首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (50609865)

キーワード鉄系超伝導 / 超伝導線材 / 鉄カルコゲナイド
研究概要

本研究は2008年に発見された新しい高温超伝導体である鉄系超伝導体を用い,高性能な超伝導線材を作成する手法を開発することを目的としている.鉄系超伝導体は上部臨界磁場が非常に高く,強磁場下での超伝導応用に期待が寄せられている.本研究で対象とする鉄カルコゲナイド系(FeSe系,FeTe系)は,鉄系超伝導体の中で最も単純な結晶構造と組成を持ち,さらに超伝導異方性が非常に低いことから,応用の有力な候補である.本研究は,構造相変態およびひずみの効果に着目した鉄カルコゲナイド系線材化手法の開発を目的とする.鉄系超伝導体の中で毒性の低い鉄カルコゲナイド系超伝導線材を簡便なプロセスで作成でき,さらにその特性が実用化レベルに達すれば,強磁場下での超伝導線材応用を担う材料となることが期待できる.
平成23年度の研究成果として,構造相変態を駆使したFeSe超伝導線材の高密度コア化を実現する新手法を開発した.FeSe超伝導線材の従来の作製法(Fe拡散法)では完成した線材のコアに空洞ができる現象が観測されていた.この問題点を解決するために,線材焼成過程でコアが膨張する化学変化に着目した手法を開発した.線材焼成前にFeシース内に密度が高くFeに対してSeが過剰な組成の六方晶FeSe1+xを充てんする.熱処理により六方晶FeSe1+xとシースのFeが化学反応を起こし,体積膨張を伴う超伝導コア(正方晶相のFeSe)を実現する.実際に得られたFeSe線材は高密度コアを持ち,さらに熱処理温度の最適化からJc>600A/cm2の臨界電流密度を観測した.この値は実用化レベルにはまだ及ばないが,FeSe系線材として二番目に高い値である.今後の作成手法最適化,ピンニングセンター導入など改良点を加えていくことでJc>100000A/cm2の実現を目指す.

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

テーマとして設定した"相変態"を取り入れた新規鉄系超伝導線材作製手法を平成23年度に開発でき,平成24年度の研究でさらなる特性向上を期待できるため.

今後の研究の推進方策

平成23年度に開発した"構造相変態PIT法"を用いてFeSe系超伝導線材の高性能化を目指す.具体的には現在用いている鉄シースの代わりに銀シースなどを用いた展開や,多芯化,ピンニングセンターの導入などを検討し,本手法に最適な線材化条件を見出す.また,これまでに導入していなかった評価法として,線材コアの密度(硬さ)を測定し,線材化プロセスの最適化を目指す.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Two-step phase transition in Fe_<1+d>Te detected by low-temperature x-ray diffraction2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Mizuguchi
    • 雑誌名

      Solid State Communication (accepted for publication)

      巻: (in printing)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and magnetic properties of Fe1+dTe single crystals2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Mizuguchi
    • 雑誌名

      Physics Proceedia (accepted for publication)

      巻: (in printing)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of Tetragonal Phase in the FeSe Wire Fabricatedby a Novel Chemical-Transformation Powder-in-Tube Process2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Izawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51 ページ: 010101(1-4)

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.010101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transport properties of 1- and 3-core FeSe wires fabricated by a novel chemical-transformation PIT process2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Mizuguchi
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 24 ページ: 125003(1-5)

    • DOI

      10.1088/0953-2048/24/12/125003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Thin Crystals of FeTe_<1-x>S_x Using the Scotch-Tape Method2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Mizuguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 50 ページ: 088003(1-2)

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.088003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single crystal growth and structural characterization of FeTe1-xSx2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Mizuguchi
    • 雑誌名

      IEEE, Trans.Appl.Supercond.

      巻: 21 ページ: 2866-2869

    • DOI

      10.1109/TASC.2010.2087307

    • 査読あり
  • [学会発表] Fe1+dTe系における反強磁性転移と構造相転移2012

    • 著者名/発表者名
      水口佳一
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-25
  • [学会発表] 構造相変態法によるFeSe超伝導テープの作製と特性評価2012

    • 著者名/発表者名
      井澤宏輝
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      早稲田大
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] 鉄カルコゲナイド超伝導体の応用へのアプローチ2012

    • 著者名/発表者名
      水口佳一
    • 学会等名
      特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」第9回領域会議
    • 発表場所
      物質・材料研究機構
    • 年月日
      2012-01-06
  • [学会発表] FABRICATION AND PHYSICAL PROPERTIES OF FeTe-BASED THIN CRYSTALS USING THE SCOTCH-TAPE METHOD2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Mizuguchi
    • 学会等名
      ISS-2011
    • 発表場所
      Funabori, Japan
    • 年月日
      2011-10-24
  • [学会発表] Superconducting properties and wire fabrication of 11- and 122-type Fe chalcogenides2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Mizuguchi
    • 学会等名
      European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Hague, Netherland
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] 構造相変態によるFeSe超伝導線材の新しい作製プロセス2011

    • 著者名/発表者名
      井澤宏樹
    • 学会等名
      応用物理学会第72回学術講演会
    • 発表場所
      山形大
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] スコッチテープ法によるFeTe系単結晶薄膜の作成と物性評価2011

    • 著者名/発表者名
      水口佳一
    • 学会等名
      応用物理学会第72回学術講演会
    • 発表場所
      山形大
    • 年月日
      2011-08-31

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公開日: 2013-06-26  

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