Cl添加による希土類系高温超伝導体薄膜の結晶成長過程の解明と機能改善

通过添加Cl阐明稀土基高温超导薄膜的晶体生长过程和功能改进

• 批准号: 16H07161
• 负责人: 元木 貴則
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-08-26 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H07161/
• 关键词: 高温超伝導体; 薄膜材料; 塩素添加; フッ素フリーMOD法; 配向促進; 酸塩化物; 超伝導材料

低コストで環境負荷が小さく、高速で成膜が可能な手法であるフッ素フリーMOD法を用いて、高特性な希土類系高温超伝導(RE123)薄膜の作製指針を確立した。具体的な成果は以下のとおりである。①原料への塩素添加によって、RE123超伝導層の配向性が大きく改善することを示し、透過電子顕微鏡等を用いた組織観察を行うことでその配向特性改善機構の一端を明らかにした。塩素添加で生成する酸塩化物(Ba2342)が配向改善に核となる役割を果たしていることを結晶構造と実際の組織観察の両面から解明し、これまでにない新たな薄膜材料全般の配向制御手法となりうることを示した。今後このような塩素添加手法を用いて、超電導薄膜材料のさらなる機能開拓を押し進めたい。②希土類元素(RE)としてイットリウム(Y)およびガドリニウム(Gd)をそれぞれ用いて、どちらも塩素添加を行うことで高度に配向制御されたRE123薄膜を作製することに成功した。全行程が非真空プロセスの溶液法を用いても、高速・低コストで高特性な超伝導薄膜の作製が可能であることを示した。③実用化を視野に入れた長尺化可能な金属基板を用いても、この塩素添加技術が極めて有効であることを示した。酸塩化物Ba2342を薄膜中に導入することによって、配向膜の得られる成膜条件が大きく低温側に拡大することを明らかにし、フッ素フリーMOD法を用いて液体窒素温度で100Aを超える電流を通電可能な薄膜材料の作製に成功した。以上の内容について、学術論文投稿、国内学会、国際学会等での発表を行った。

Low temperature environmental load, high speed film formation possible method, high temperature conductivity (RE123) thin film production guidelines established Specific results are as follows. (1) The alignment of the RE123 superconductivity layer is greatly improved by the addition of the element of the raw material, and one end of the alignment characteristic improvement mechanism is clearly observed by the electron microscope. The addition of element to Ba2342 improves the alignment of the core and results in the crystal structure and surface observation of the thin film material. In the future, the use of this additive method, the development of superconducting thin film materials and their functions will be further promoted. (2) Rare earth element (RE) and rare earth element (Y) are successfully prepared by adding rare earth element (Gd) to RE123 thin film. The solution method of non-vacuum coating can be used for high speed, low temperature and high conductivity. 3. The application field of vision is long, and the metal substrate is long. Ba2342 thin films were successfully prepared by the MOD method at a temperature of 100A. The above contents are published, academic papers submitted, domestic societies, international societies, etc.

项目成果

Largely Expanded Sintering Conditions Achieved by Cl-addition to Fluorine-Free MOD Processed YBCO Films

通过向无氟 MOD 处理的 YBCO 薄膜中添加 Cl，大大扩展了烧结条件

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Motoki;S. Ikeda;G. Honda;T. Nagaishi;S. Nakamura;T. Doi;J. Shimoyama
• 通讯作者: J. Shimoyama

フッ素フリーMOD法YBCO薄膜へのオキシハライド導入効果

无氟MOD YBCO薄膜中引入卤氧化物的效果

• 发表时间: 2017
• 作者: 元木 貴則，池田 周平;中村 新一;本田 元気;永石 竜起;土井 俊哉;下山 淳一
• 通讯作者: 下山 淳一