酸化物超伝導体の特性評価と高電流密度線材化の基礎研究

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酸化物超伝導体の問題点の一つとしてバルク材で臨界電流密度が低いことがあり、これを改善する指針を提案するために、種々の製法の試料で構造と電磁特性との関連性を調べると共に実用線材化の要件について検討した。(1)Y系多結晶バルク材の輸送電流密度の向上と線材化に適した作製法の確立を目指して、Y系試料にフッ素を添加して結晶配向を制御する方法について検討した。フッ素添加Y系試料に白金を接触させ、高温徐冷時の結晶成長の様子を調べたところ、白金と試料が反応を起こし試料内部から白金への析出に伴って線材試料の長手方向に結晶を揃えることができた。この試料の直流磁化法による磁化特性は従来のバルク試料に比べて改善された。(2)有機金属塩を出発材料としたスピンコート熱分解法を用い、焼結温度や時間等の最適化を行って高温相が優勢なBi系薄膜の作製を試みた。出発材料のナフテン酸金属酸の混合液をMgO基盤上にスピンコートし、十数回仮焼きした後845℃で焼結した。X線回折パターンにより、焼結時間が2時間の場合高温相と同程度の低温相が成長しているが、4時間以後では高温相が支配的となった。抵抗ー温度特性や交流帯磁率は焼結時間が6時間付近でピークとなり、T_<ce>=104Kが得られた。(3)従来の超伝導線と同様に、安定化やクエンチ対策の点で酸化物超伝導線に対しても高導電性金属との複合化が必要であるという立場から、超伝導体と安定化材との接触抵抗が線の安定性に及ぼす影響について考察した。液体窒素冷却下での複合線の安定化指標としてMPZ(最小伝播領域)をとった。MPZは複合線に対する熱方程式の定常解の常電導領域の長さである。接触抵抗部の発熱も含めてMPZを求めたところ、高電流密度になる程接触抵抗によるMPZの低下(不安定化)が目立つことがわかった。