Bi系超伝導単結晶の高臨界電流密度化の研究

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本研究ではBi-Sr-Ca-Cu-O(Bi系)酸化物超伝導単結晶の育成にあたり、非超伝導化合物相や格子欠陥をピンニングセンターとして利用することにより、Jcの向上を試みることを目的とした。この実現のため、特に作製条件を精密に制御出来る熱処理システムを構築し、作製条件と試料の超伝導特性との関連を調べた。さらに、作製した試料の物理的、化学的性質を分析し、作製条件や超伝導特性に与える影響について検討した。最初に、2212相Bi系酸化物超伝導単結晶の育成システムの整備と、超伝導特性の測定システムの構築を中心に研究を推進した。単結晶の育成システムとして、従来の箱形電気炉を用いた自己フラックス法による単結晶育成システムの温度コントロールシステムにパーソナルコンピュータの導入による改良を加えた。これにより、精密で複雑な温度コントロールが可能となり、単結晶自体の大型化と高品質化に顕著な成果が得られた。また、超伝導特性測定システムとして、磁気的に超伝導特性を測定するシステムを構築した。現有の冷凍機に組み込む形で、交流帯磁率法による磁化率ー温度特性の測定装置を作製し、抵抗値(電界)の変化から判断していた超伝導遷移を、磁気的な変動として超伝導現象を解析することが可能となった。これらのシステムにより、Bi系酸化物超伝導単結晶の高品質化が成し遂げられ、また、臨界電流密度の精密な評価も可能となった。続いて、ピンニングセンターとして他の種類の超伝導体の導入を考え、2201相Bi系酸化物超伝導体を先駆体として2212相Bi系酸化物超伝導体の育成を試みた。2201相を熱処理によって2212相に変化させることは比較的容易で、このプロセスを単結晶育成に応用する可能性が開かれた。現段階では単結晶としてのJc向上に直接寄与するところまで研究を進めることが時間的に出来なかったので、これを今後への課題としたい。