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ナノ組織制御による磁束ピンニング点を導入した高温超伝導薄膜の創製

通过纳米结构控制引入磁通量钉扎点的高温超导薄膜的创建

基本信息

批准号：
06J06513
负责人：
三浦正志
金额：
$ 1.22万
依托单位：
International Superconductivity Technology Center Superconductivity Research Laboratory (2007)Nagoya University (2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

REBa_2Cu_3O_y(REBCO)超伝導線材を用いた技術は、地球温暖化緩和策の一つである省エネルギー技術として期待されている。REBCO線材の作製方法の一つにPulsed laser deposition(PLD)法がある。このPLD法を用いて作製したREBCO線材は300m以上の長さで高い臨界電流(I_c)を得ることに成功している。しかし、REBCO線材を電力応用するためには低コスト化が課題である。このためには、材料高収率化、高速成膜化、高臨界電流密度(J_c)化が必要である。そこで本研究では、Reel-to-Reel(RTR)システムPLD法を用いて、超伝導層の高速成膜化、高J_c化を目的としてGdBa_2Cu_3O_y(GdBCO)を超伝導材料として選択し、超伝導線材作製を行った。以下に本研究で得られた成果を示す。1.超伝導層の高速成膜化本研究では、RTRシステムPLD法を用いて、超伝導層の高速成膜化の一つの手法としてターゲット-基板間距離(d_<T-S>)を短くすることにより高速成膜化を行った。RTRシステムではプルームの外、内、外といったように組成、成膜速度の異なる場所を移動しながら非定常で超伝導層を成膜する。さらにd_<T-S>を短くすることによりプルーム(プラズマ状態)内での形成となり、さらにプルーム内外での成膜速度が異なる。そこで本研究では、GdBCO超伝導層の成長から過飽和度を見積もり、それを元にRTRシステムにおける移動速度を制御することで、成膜速度を定常に感じるように制御を行った。その結果、1m長1cm幅の線材において従来の成膜速度に比べ3倍の高速化に成功した。2.超伝導層の高臨界電流密度(J_c)化RTRシステムではプルームの外、内、外といったように組成の異なる場所を移動しながら非定常で超伝導層を成膜する。このことによりRTRシステムでの組成制御が課題となっていた。そこで本研究では、RTRシステムにおける組成を計算、予測し、用いるGdBCOターゲットの組成を制御した。このことにより、1m長1cm幅の線材においてJ_cは従来の1.8倍の2.6MA/cm^2を得ることに成功した。

REBa_2Cu_3O_y(REBCO) superconductors are expected to be used in a variety of technologies to mitigate global warming. One of the manufacturing methods of REBCO wire is Pulsed Laser Deposition(PLD) method. The length of REBCO wire is more than 300m, and the critical current (I_c) is high. REBCO cable power supply problems. It is necessary to increase the material yield, film formation speed and critical current density (Jc). In this paper, we study the application of Reel-to-Reel(RTR) method in PLD, the high speed film formation and high Jc conversion of GdBa_2Cu_3O_y(GdBCO), the selection of superconducting materials and the production of superconducting materials. The results of this study are shown below. 1. In this paper, we study the application of RTR system PLD method and the method of high speed film formation of superconducting layer<T-S>. RTR system consists of outer, inner and outer layers, film formation speed varies from place to place, and film formation occurs under unsteady conditions. The <T-S>film formation rate varies between the inside and outside of the group. In this study, the growth of GdBCO superconductors was characterized by the accumulation of supersaturation and the control of the moving speed of the RTR system. As a result, the film formation speed of 1m long and 1 cm wide wire was 3 times faster than that of the previous film. 2. The high critical current density (Jc) of the superconducting layer changes the RTR system from the outside to the inside and the outside to the inside. This is the first time I've ever been in a position to do this. In this study, the composition of RTR was calculated, predicted and controlled by GdBCO. The length of 1m and the width of 1 cm are 1.8 times and the width of 2.6 MA/cm^2 is 1.8 times.