Development of next-generation high-performance superconducting wires utilizing the defect control produced by ion irradiation

高効率エネルギー材料である超伝導体は超伝導転移温度Tc以下で電気抵抗がゼロになり、臨界電流密度Jcまで電気抵抗ゼロで電流を流すことができる。そのため、超伝導材料を用いたさまざまな応用機器によって低炭素社会実現が可能となる。超伝導材料を用いたこれらの応用機器の多くは、磁場中で超伝導を利用するため、磁場環境下でより多くの(ゼロ抵抗)電流を流さなくてはならない。そのためには、超伝導体内に侵入した量子化磁束線を超伝導体内の常伝導部分(析出物など)で「ピン止め」する必要がある。これまで、イオン照射による磁束ピン止め点の形成には、数百MeV以上の高エネルギー重イオン照射を用いた研究が数多く行われてきたが、近年、数MeV以下の比較的低いエネルギーでのイオン照射においても、磁場中超伝導特性を向上させるのに有効であることがわかってきた。しかしながら、系統的な実験が行われていない。超伝導材料の更なる特性向上のためには、イオン照射条件を系統的に変化させることで、照射条件によって形成される結晶欠陥や密度の違いが超伝導特性に及ぼす影響を明らかにする必要がある。そこで、本研究では、低エネルギーイオン照射によって形成されるナノ結晶欠陥と超伝導特性との関係を明らかにし、照射欠陥や応力歪の導入、また熱処理などによりナノ結晶欠陥制御を行うことで、次世代高特性超伝導薄膜を創製することを目的とする。2022年度は、低エネルギーイオン照射によるFeSe0.5Te0.5(FST)薄膜の超伝導特性の向上を目指して、照射条件の違いによって薄膜中に形成される照射欠陥が超伝導特性に及ぼす影響を調べた。具体的には、プロトンを190 keVで様々な照射量で照射することで、低エネルギープロトン照射と超伝導特性および形成される欠陥の関係を明らかにした。

高効率エネルギー材料である超伝導体は超伝導転移温度Tc以下で電気抵抗がゼロになり、臨界電流密度Jcまで電気抵抗ゼロで電流を流すことができる。そのため、超伝導材料を用いたさまざまな応用機器によって低炭素社会実現が可能となる。超伝導材料を用いたこれらの応用機器の多くは、磁場中で超伝導を利用するため、磁場環境下でより多くの(ゼロ抵抗)電流を流さなくてはならない。そのためには、超伝導体内に侵入した量子化磁束線を超伝導体内の常伝導部分(析出物など)で「ピン止め」する必要がある。これまで、イオン照射による磁束ピン止め点の形成には、数百MeV以上の高エネルギー重イオン照射を用いた研究が数多く行われてきたが、近年、数MeV以下の比較的低いエネルギーでのイオン照射においても、磁場中超伝導特性を向上させるのに有効であることがわかってきた。しかしながら、系統的な実験が行われていない。超伝導材料の更なる特性向上のためには、イオン照射条件を系統的に変化させることで、照射条件によって形成される結晶欠陥や密度の違いが超伝導特性に及ぼす影響を明らかにする必要がある。そこで、本研究では、低エネルギーイオン照射によって形成されるナノ結晶欠陥と超伝導特性との関係を明らかにし、照射欠陥や応力歪の導入、また熱処理などによりナノ結晶欠陥制御を行うことで、次世代高特性超伝導薄膜を創製することを目的とする。2022年度は、低エネルギーイオン照射によるFeSe0.5Te0.5(FST)薄膜の超伝導特性の向上を目指して、照射条件の違いによって薄膜中に形成される照射欠陥が超伝導特性に及ぼす影響を調べた。具体的には、プロトンを190 keVで様々な照射量で照射することで、低エネルギープロトン照射と超伝導特性および形成される欠陥の関係を明らかにした。