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

点击翻译按钮获取中文摘要

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。