MOD法を用いた高品質酸化物高温超伝導薄膜形成プロセスの研究

MOD法高质量氧化物高温超导薄膜形成工艺研究

• 批准号: 09J03938
• 负责人: 中村 達徳
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J03938/
• 关键词: 高温超伝導; 酸化物; 有機金属堆積法(MOD法); 超伝導線材; ナフテン酸; オクチル酸; 混晶系超伝導体; ピニングセンター

超低損失送電を可能にする次世代超伝導線材用材料の開発を目標として、液体窒素温度で応用可能なREBa_2Cu_3O_y(RE:希土類元素)酸化物高温超伝導体に着目し、有機金属堆積(MOD)法による安価かつ安定な作製プロセスの開発を検討した。また成膜用原料として現在超伝導線材開発の主流であるフッ素原料を使用しない、F-freeプロセスが本研究の独創的な点である。本プロセスを確立することでより安価・短時間かつ低環境負荷プロセスの構築が期待できる。本研究では磁場中でも高い超伝導特性(転移温度,臨界電流密度:J_c)を示すことが知られているGd系超伝導体を基本として焼成条件が結晶成長と超伝導特性に及ぼす影響について検討した。その結果、本原料(ナフテン酸金属塩、オクチル酸金属塩)を用いたプロセスは従来プロセスと比較して高温かつ低酸素分圧雰囲気中で成長し、特に結晶成長温度でのガス雰囲気による影響が顕著であった。これは結晶の核形成から成長・分解までがわずか20-30℃程度の狭い範囲で急激に進行していることを示唆していた。また、より高特性を目指した新材料として希土類元素を複数とした混晶系材料の開発を行い、REサイトを2-4元素すなわち(Sm,Eu,Gd),(Sm,Ho)及び(Nd,Eu,Gd,Er)の混晶とすることで実用化目標(J_c>1MA/cm^2, at self-field, 77.3K)を超える高い超伝導特性が得られることを示した。超伝導材料の高磁場応用を目的としたMOD膜中へのピニング材料の導入についてはAu,Pt,Zr,Sn等を用いた検討を進めており、Au,Pt,Zrについては既にこれらを組織内に有するMOD膜の作製に成功している。これら結晶成長のメカニズムや新規超伝導材料の検討、及びピニング材料の導入については現在九州大学の山田和広氏との共同研究により透過型電子顕微鏡を用いた微細構造解析により詳細な検討を進めている。

为了开发一种用于下一代超导电线的材料，使电力传输具有超低损失，我们专注于高温reba_2cu_3o_y（Re：稀土元素）氧化氧化物超导体，这些导体可以应用于液态氮气的性质，并讨论了使用廉价和稳定器官的开发（deptigation和Mealte Organtion）的开发。这项研究的另一个独特特征是无F型工艺，它不使用氟原材料，该工艺目前是超导电线的主流开发，作为膜形成的原材料。可以预期建立此过程将创造更便宜，更短的时间且环境影响力较小的过程。在这项研究中，我们研究了基于基于GD的超导体的钙件条件对晶体生长和超导性能的影响，即使在磁场中，也已知它们表现出很高的超导性特性（过渡温度，关键电流密度：J_C）。结果，与常规过程相比，使用当前的原材料（金属萘酸，金属辛酸）的过程在较高的温度和低氧部分压气气中生长，并且在晶体生长温度下气体气氛的影响尤其明显。这表明生长和分解的晶体成核在仅20-30°C的狭窄范围内迅速发展。此外，作为一种针对较高特性的新材料，我们开发了一种具有多个稀土元素的混合晶体材料，并通过将RE站点用作2-4个元素的混合晶体，即（SM，EU，GD）（SM，SM，HO）和（ND，EU，GD，GD，GD，GD，我们已经表明了超过效率的效率（nd，eu，gd，er），超出了超过效率的目标（J_______________________________________________________________________________________。 77.3k）。正在使用AU，PT，PT，ZR，SN等研究将固定材料引入Mod膜中，以实现超导材料的高磁场应用，并为AU，PT，PT，ZR和ZR进行了研究，它们已经成功地使用了这些薄膜制造Mod膜。这些晶体生长的机制，新的超导材料的研究以及固定材料的引入目前正在与九州大学的Yamada Kazuhiro合作进行，通过使用传输电子显微镜使用微观结构分析进行详细研究。

项目成果

Superconducting properties of Sm_<0.33>Eu_<0.33>Gd_<0.33>Ba_2Cu_3O_y films by metal-organic deposition using metal 2-ethylhexanates

2-乙基己酸金属有机沉积法制备 Sm_<0.33>Eu_<0.33>Gd_<0.33>Ba_2Cu_3O_y 薄膜的超导性能

• 期刊: Physica C (採録決定に剤み)
• 作者: T.Nakamura;R.kita;O.Miura;A.Ichinose;K.Yamada;K.Kaneko
• 通讯作者: K.Kaneko

Superconducting properties of Sm_<0.33>Eu_<0.33>Gd_<0.33>Ba_2Cu_3O_y films by metal-organic deposition using metal 2-ethylhexanates.

使用金属2-乙基己酸盐进行金属有机沉积的Sm_<0.33>Eu_<0.33>Gd_<0.33>Ba_2Cu_3O_y薄膜的超导性能。

• 发表时间: 2009
• 作者: T.Nakamura;R.Kita;O.Miura;A.Ichinose;K.Yamada;K.Kaneko
• 通讯作者: K.Kaneko

Influence of coating solution composition on REBa_2Cu_3O_y (RE=Gd and Sm, Eu, Gd) films fabricated by fluorine-free metal-organic deposition

镀液成分对无氟金属有机沉积REBa_2Cu_3O_y（RE=Gd和Sm、Eu、Gd）薄膜的影响

• 期刊: Modern Phys.Lett.B (採録決定に剤み)
• 作者: T.Nakamura;R.Kita;S.Kawabata;O.Miura;A.Ichinose;K.Matsumoto;Y.Yoshida;M.Mukaida;S.Horii
• 通讯作者: S.Horii

MOD-Sm_<0.33>Eu_<0.33>Gd_<0.33>Ba_2Cu_3O_y膜作製における焼成雰気依存性

MOD-Sm_<0.33>Eu_<0.33>Gd_<0.33>Ba_2Cu_3O_y 薄膜制备中的烧成气氛依赖性

• 发表时间: 2009
• 作者: 中村達徳;喜多隆介;三浦大介;一瀬中;山田和広;金子賢治
• 通讯作者: 金子賢治