ナノスケール・メゾスコピックピンニング制御による酸化物超伝導材料の高磁場特性向

通过纳米级介观钉扎控制增强氧化物超导材料的高场性能

• 批准号: 19510125
• 负责人: M Miryala
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: International Superconductivity Technology Center Superconductivity Research Laboratory
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19510125/
• 关键词: nano lamellar; nano-sized MoO_3and NbO_3; TEM & STM; TEM by EDX; critical current; flux pinning; liquid oxygen temperature; NEG-123

本研究では、超電導結晶内にナノメートルサイズのラメラ構造や粒子を析出させることで、超電導の基本特性である臨界電流密度および臨界磁場の向上させる手法の検討を実施した。(i)原子間力顕微鏡(AFM)、走査型トンネル顕微鏡(STM)およびSEM-EBSD解析を用いて、ラメラ構造(ナノストライプ)の構造解析および方位決定を行った。これらより、このナノストライプ構造が双晶を起源ととしており、また、軽希土類元素LRE相がナノクラスタから形成されていることが分った。また、(Nd_0.33Eu_0.38Gd_0.28)Ba_2Cu_30_x試料のナノストライプは、a-b面内では40-60nmの周期、c軸方向には300-500nmの周期で現れることが分かった。これらより、電流をナノストライプに平行に流した際に、強い磁束ピン止め力が生じて磁束の動きが抑制されることで、高い臨界電流密度が得られたものと言える。(ii)MoおよびNbを含むナノ粒子を溶融法で作製したNEG-123結晶に添加することで、磁束ピン止め力を向上させることに成功した。ここで、ナノメートルサイズに粉砕したMo0_3あるいはNb0_3を添加することで、結晶成長時に10nm以下の(Nd, Eu, Gd)_2BaCuX0_5粒子(×=Mo, Nb)が生成する。高分解透過型電子顕微鏡(TEM)により観察により、このナノ粒子は試料全体に分散していることが分った。また、ナノ粒子の添加により、臨界電流値は低温から液体酸素温度(90K)の高温まで広範囲において上昇し、65Kでは4.5Tにピーク磁場を示す、REI23系バルクでは最高となるJc=925kA/cm2を達成した。

In this paper, the fundamental properties of superconductivity, such as critical current density and critical magnetic field, are studied. (i)Atomic Force Microscopy (AFM), STM and SEM-EBSD analysis, structural analysis and orientation determination. The structure of the twin crystals is derived from the LRE phase of the rare earth elements. (Nd_0.33Eu_0.38Gd_0.28)Ba_2Cu_30_x sample has a period of 40-60nm in a-b plane and 300-500nm in c-axis direction. For example, the current density of the magnetic beam is higher than the current density of the magnetic beam. (ii)Mo and Nb particles were successfully prepared by melting NEG-123 crystals. (Nd, Eu, Gd)_2BaCuX0_5 particles (x =Mo, Nb) below 10nm are formed during crystal growth. High resolution transmission electron microscopy (TEM) is used to detect particles dispersed throughout the sample. The critical current value increases from low temperature to high temperature, from liquid acid temperature (90K) to high temperature, from 4.5 T to magnetic field at 65K, and from REI23 to Jc=925kA/cm2.