2013 Fiscal Year Research-status Report
高温超伝導薄膜の高臨界電流密度化に対する強化型ハイブリッド磁束ピンニングの構築
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25420292
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
末吉 哲郎 熊本大学, 自然科学研究科, 助教 (20315287)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 高温超伝導体 / 高臨界電流密度 / 重イオン照射 / 1次元ピン / 照射欠陥 / ナノ構造制御 / 異方性改善 |
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| Research Abstract |
希土類系高温超伝導体の高臨界電流密度(高Jc)化に向けて，最近注目の“ハイブリッド磁束ピンニング”（異なる種類のピン止め点の組合せ）を更に高機能化していくためには，現在高温超伝導体において最も有効にピン止め作用する1次元ピンを補助するアシストピンの強化，拡張がポイントになる．
平成25年度においては，重イオン照射エネルギーを制御することで，短く不連続な形状にて円柱状照射欠陥を高温超伝導体中に導入し，1次元ピンと3次元ピンの両方の特徴を併せた“ハイブリッド磁束ピンニングセンター”として，その磁束ピンニング特性について調べた．照射試料にはGdBCO超伝導コート線材を用い，試料を貫通する連続した円柱状照射欠陥を導入するときには270MeV, 短く不連続な円柱状照射欠陥を導入するときには80MeVの照射エネルギーをそれぞれ用いた．c軸に対して平行に重イオン照射した場合，両照射エネルギーともに，磁場をc軸方向付近に印加したときJcが急峻な増加を示すピークを示した．Jcの磁場角度依存性の振る舞いに注目すると，c軸およびab面方向の磁場以外において，80MeV照射試料でJcが磁場方向にほとんど依存しない振る舞いが見られた．Jcの絶対値を比較すると，270 MeVより80 MeVで照射した試料の方が，広範囲の磁場方向で高いJcを示した．以上より，短く不連続な円柱状欠陥の導入は，Jcの磁場方向依存性の改善のみならず，Jcの絶対値向上にも有効であることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
重イオン照射エネルギーを制御することで，短く不連続な形状にて円柱状照射欠陥を高温超伝導体中に導入し，1次元ピンと3次元ピンの両方の特徴を併せた“ハイブリッド磁束ピンニングセンター”として，その磁束ピンニング特性について調べた．この短く不連続な円柱状欠陥の導入は，Jcの磁場方向依存性の改善のみならず，Jcの絶対値向上にも有効であることを確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
短く不連続な円柱状欠陥の導入は，Jcの磁場方向依存性の改善のみならず，Jcの絶対値向上にも有効であることを確認したが，さらに方向分散化することで，どの磁場方向においても同様に“ハイブリッド磁束ピンニングセンター“として作用し，高磁場中かつ広範囲の磁場方向に対する強力なピン止め構造の形成を期待できる．そこで，異なるエネルギー(270 MeV, 80 MeV)の重イオンをc軸に対して複数方向から照射し，方向分散した連続，および短く不連続な1次元ピンのJcの磁場角度依存性に与える影響について明らかにする．また，1次元ピンと3次元ピンからなるハイブリッド磁束ピンニング構造においては，1次元ピンに対する3次元ピンのアシスト作用の強化・拡張がポイントとなるために，まず高温超伝導薄膜内に3次元ピンからなる強いピン力を示す磁束ピンニング構造を模索する必要がある．そこで，ピン物質，成膜温度，層数を制御したBaMO3(M = Zr, Sn, Hf)/YBCO擬似多層膜を作製し，薄膜内で強いピン力を示す3次元ピンの実現，かつ面内や膜厚方向での3次元ピンの空間分布の制御を試み，その磁束ピンニング特性を比較する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
高温超伝導薄膜の作製時に用いるKrFエキシマレーザを駆動するための各種ガス(Ne，Kr，F2+He)の消耗品において，Neガスについては前年度から用いていたボンベで賄えたため，未使用額が生じた．
KrFエキシマレーザ駆動用のNeガスの費用として未使用額を使用し，強化型ハイブリッド磁束ピンニング構造を構築する上で重要な，ピン物質，成膜温度，層数を制御したBaMO3(M = Zr, Sn, Hf)/YBCO擬似多層膜の作製についてパルスレーザ蒸着法を用いて試みる．
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