超伝導体の不可逆磁界と量子化磁束に関する研究

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高温超伝導体の応用には低い不可逆磁界を高くする必要がある。ところが、この不可逆磁界はピンニング力の大きさで変化することが知られている。このような状況のもとで、試料の形状によって不可逆磁界に変化が生じることが予想される。すなわち、ピンポテンシャルの大きさが試料の形状で変化すると考えられるからである。一般に高温超伝導体中での量子化磁束線は、高温超伝導体特有の層状構造を反映してパンケーキ状に形成されていると考えられている。であれば、量子化磁束線の横方向や縦方向の相関距離から導かれるフラックスバンドル体積は、金属超伝導体中の量子化磁束線を想定した場合に比べて実質的に小さくなることが予想される。特に量子化磁束線が試料表面に対してノーマルな状態で存在して、長さ方向の量子化磁束線の相関距離がCuO2面間距離より短い場合は顕著に不可逆磁界は低くなることになる。昨年度から今年度にかけて作製した薄膜試料で計測された不可逆磁界は、試料作製条件がまだ完全に絞り込まれなかったこともあり100オングストロームオーダー以下の試料に関しては、はっきりとした不可逆磁界を磁化曲線や帯磁率から求めることができなかった。また、抵抗率の温度依存性に関しても非常にブロードな特性を示した。1000オングストローム以上の試料に関しては、完全に均一な試料とはなってないものの不可逆磁界を計測できた。その結果、2種類の超伝導体でオーダー的に違いはあるが厚さに関して同じ傾向の特性を得ることができた。これは詳細な検討が依然必要ではあるが、量子化磁束線は金属超伝導体中での挙動と変化が無いことを示唆している。ただし、高温超伝導体中での真の量子化磁束線の挙動に関しては議論の活発な分野でもあり、確実に再現性のある高温超伝導体の作が望まれるところである。