2次元APCを導入した超伝導薄膜の創製及びAPCの最適化

结合二维 APC 的超导薄膜的创建和 APC 的优化

• 批准号: 09J06786
• 负责人: 高村 真琴
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyushu 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 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06786/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; 磁束ピンニング; 臨界電流密度; 多層膜; ピンニング; 量子化磁束

YBa_2Cu_3O_<7-δ>(YBCO)超伝導体は、高温高磁場中で高い電流特性を有することから薄膜化による線材応用への期待が高いが、液体窒素温度近傍や磁場中での臨界電流密度(J_c)は十分でない。これは、磁場中で電流を流すことでYBCO中に侵入した磁束が動き、抵抗が発生するためである。これに対し、結晶欠陥やnmオーダーの非超伝導析出物を、特定の結晶軸方向に相関をもたせて膜中に人工的に導入することで磁束の動きを止め、その軸方向のJ cを選択的に向上できる。しかしながら、人工ピンを導入したYBCO線材の磁束ピンニング特性は複雑で不明な点が多く、これを基礎的に理解することが線材応用に重要である。本研究では、これまで詳細に調べられていない面状ピン(=2次元APC)に着目し、面状ピンとなる非超伝導体とYBCOとがc軸方向に等間隔で交互に積層される多層膜の作製方法を提案し、面状ピンの配置や密度が磁束ピンニング特性に及ぼす影響を明らかにした。これまでに、YBCO/PrBCOのα軸配向多層膜を用いることで面状ピンの磁束ピンニング特性を評価できることを実証してきた。当該年度は、まず面状ピンであるPrBCOの積層間隔を変化させた多層膜を作製し、系統的に磁束ピンニング特性を評価した。磁束ピンニング特性評価に一般に用いられる低磁場領域のJ_cの磁場依存性評価法(J_c∞B_<-α>で評価)を多層膜に適用し、極めてOに近いα値を示すことから、ほぼ全ての磁束が面状ピンに直接ピンニングされることを明らかにした。さらにc軸方向に磁場を印加した時のJ_cの変化から、面状ピンはマッチング磁場を超えてもピンニング効率が大きく低下しないことを明らかにした。これは本研究で導入した面状ピンが、液体窒素温度での磁束と同程度の厚みで等間隔に導入され、表面積が大きく1つの面状ピンが複数の磁束と相互作用することから明らかになった特長である。次に、多層膜の電界-電流密度特性をパーコレーション遷移モデルによって定量的に記述し、線状ピンの磁束ピンニング特性との比較を行った。ピンニングパラメータの比較から、面状ピンは線状ピンに比較し強いピンであることを示した。

YBa_2Cu_3O_<7-δ>(YBCO) superconductors have high current characteristics in high temperature and high magnetic field. The current in the magnetic field intrudes into the magnetic beam and resists its occurrence. The non-superconducting precipitates in the crystal phase, in the crystal axis direction, in the film phase, in the magnetic beam phase, in the crystal axis direction, in the film phase, in the film phase. The magnetic beam characteristics of YBCO wires are complex and complex, and the basic understanding is important for wire application. In this study, we propose a method for fabricating multilayer films with planar structure (= 2D APC), non-superconductors, YBCO, and alternating layers at equal intervals in the c-axis direction. We also propose a method for fabricating multilayer films with planar structure (= 2D APC). YBCO/PrBCO α-axis aligned multilayer films are used for evaluating the magnetic beam properties of planar films. When this year, the surface of the PrBCO layer spacing is changed, the multilayer film is fabricated, and the magnetic beam characteristics of the system are evaluated. The magnetic field dependence evaluation method (Jc ∞B <-α>) of J_c in the low magnetic field region is generally used. The magnetic field dependence evaluation method is suitable for multilayer films. In the direction of c-axis, the magnetic field is changed, and the planar magnetic field is changed. In this study, the introduction of planar magnetic beams, the introduction of magnetic beams with equal thickness and equal spacing, the introduction of planar magnetic beams with large surface area and the interaction of multiple magnetic beams with large surface area were studied. A quantitative description of the electrical boundary-current density characteristics of multilayer films and a comparison of the magnetic beam characteristics of linear films The difference between the two is:

项目成果

Fabrication and characteristics of artificial SNS junctions using three axes orientation-controlled a-axis oriented Y123/Pr123 multilayer films

三轴取向控制a轴取向Y123/Pr123多层薄膜人工SNS结的制备和特性

• 期刊: Journal of Physics : Conference Series (in press)
• 作者: M.Takamura;et al
• 通讯作者: et al

Effects of the APC materials on c-axis correlated pinning effects in a-axis oriented Y123/2D APC multilayer films

APC 材料对 a 轴取向 Y123/2D APC 多层薄膜中 c 轴相关钉扎效应的影响

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physica C 469
• 作者: M.Takamura;et al
• 通讯作者: et al

Fabrication of artificial SNS junctions using three axes orientation-controlled α-axis oriented Y123/Pr123 multilayer films

使用三轴取向控制的 α 轴取向 Y123/Pr123 多层薄膜制造人工 SNS 结

• 发表时间: 2009
• 作者: M.Takamura;et al
• 通讯作者: et al

Microwave dependence of α-axis oriented YBa_2Cu_3O_7 thin film

α轴取向YBa_2Cu_3O_7薄膜的微波依赖性

• 发表时间: 2010
• 期刊: IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY
• 影响因子: 1.8
• 作者: Yamaguchi T;Ikeuchi M;Tsukaya H;Mitsuru Ohtake;Mitsuru Ohtake;Hirokazu Ikeya;Osamu Yabuhara;Mitsuru Ohtake;長野克政;Mitsuru Ohtake;額賀友理;Takahiro Tanaka;Tsutomu Nishiyama;M.Takamura;Mitsuru Ohtake;Mitsuru Ohtake;S.Saini
• 通讯作者: S.Saini

Basic research on vortex pinning effects of planar pinning centers in YBa_2Cu_3O_y films

YBa_2Cu_3O_y薄膜平面钉扎中心涡钉扎效应的基础研究

• 发表时间: 2010
• 作者: M.Takamura;et al;人竹充;Mitsiru ohtake;M.Takamura;Osamu Yabuhara;M.Takamura
• 通讯作者: M.Takamura