鉄系超伝導物質のエピタキシャル薄膜成長と超伝導デバイスの試作

铁基超导材料外延薄膜生长及超导器件原型制作

• 批准号: 10J08411
• 负责人: 片瀬 貴義
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08411/
• 关键词: 鉄系超伝導体; エピタキシャル薄膜; バイクリスタル粒界; 超伝導線材; 臨界電流密度; ジョセフソン接合; 超伝導量子干渉素子

高温超伝導体は、高い温度までゼロ抵抗で電流を流すことができるため、理想的な電力輸送素子として期待されている。しかし、銅酸化物系超伝導体を用いた超伝導線材では、傾角粒界において臨界電流密度(J_c)が急激に劣化するので、1MA/cm^2以上の高いJ_cを示す線材を実現するためには、結晶粒を強く面内配向させる必要があった。近年発見された鉄系超伝導体は、超伝導転移温度が50Kを超える新しい高温超伝導体で、100T級の高い上部臨界磁場を示すため、超伝導線材としての応用が期待されている。特に、鉄系超伝導体は、銅酸化物系に比べて、超伝導特性の異方性が極端に小さい特徴を持っているため、銅酸化物系とは異なった、結晶粒界での伝導特性を示すと期待される。本研究では、バイクリスタル基板を用いて、Co添加BaFe_2As_2エピタキシャル薄膜に傾角3～45度まで幅広い範囲の傾角粒界接合を形成し、傾角粒界がJ_cに与える影響を調べた。傾角粒界を介したJ_cは9度まで維持され、この臨界角を超えても臨界電流密度が急激に低下しない(高い特性角)ことが分かった。この臨界角は、銅酸化物系のYba_2Cu_3O_<7-δ>の値3-5度よりも大きく、線材基板の面内配向制御の制約が少ないことを意味しており、鉄系超伝導体の線材応用への優位性を明らかにした。実際に、イオンビームアシスト堆積法により作製された薄膜線材基板上にCo添加BaFe_2As_2膜を作製し、面内配向度が5-7度の基板でも単結晶基板上と同等の超伝導特性を示す薄膜線材を実現し、高磁場応用の高J_c線材としての応用性を示した。

High temperature conductor resistance to current flow at high temperatures, ideal for power transmission The critical current density (J_c) of the superconducting conductor of the copper acid system is higher than 1MA/cm^2 due to the rapid excitation degradation. In recent years, it has been found that the transition temperature of ferro-based superconductors and superconductors is 50K, and the transition temperature of ferro-based superconductors and superconductors is 100T. The critical magnetic field of ferro-based superconductors and superconductors is 100T. The application of ferro-based superconductors is expected. Special, iron-based superconductors, copper acid systems, comparison, anisotropy of superconductivity characteristics, extreme small characteristics, copper acid systems, anisotropy, crystalline grain boundary conductivity characteristics are expected. In this paper, we study the effect of Co addition on the formation of tilt angle grain boundary in BaFe2As2 thin films with tilt angle of 3~45 degrees. Inclination angle J_c is 9 degrees, critical angle is 9 degrees, critical current density is 9 degrees, critical current density is 9 degrees. The critical angle of Yba_2Cu_3O_<7-δ> is 3-5 degrees. The in-plane alignment control of wire substrate is less restricted. The superiority of wire material for iron-based superconductors is obvious. In practice, Co-doped BaFe_2As_2 films were fabricated on thin film wire substrates by the multi-layer deposition method, and the equivalent superconducting properties were demonstrated on single crystal substrates with in-plane alignment of 5-7 degrees.

项目成果

鉄系超伝導体Co添加BaFe_2As_2エピタキシャル薄膜の粒界特性

Co掺杂BaFe_2As_2铁基超导体外延薄膜的晶界特性

• 发表时间: 2011
• 作者: 片瀬貴義;石丸喜康;塚本晃;平松秀典;神谷利夫;田辺圭一;細野秀雄
• 通讯作者: 細野秀雄

Bicrystal grain boundary junction of Fe-based superconductor Co-doped BaFe_2As_2

铁基超导体共掺杂BaFe_2As_2双晶晶界结

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Katase;H.Hiramatsu;Y.Ishimaru;A.Tsukamoto;T.Kamiya;K.Tanabe;H.Hosono
• 通讯作者: H.Hosono

High critical currents and strong pinning in low anisotropy BaCo_xFe_<2-x>As_2 thin films due to naturally grown correlated defects

由于自然生长的相关缺陷，低各向异性 BaCo_xFe_<2-x>As_2 薄膜中的高临界电流和强钉扎

• 发表时间: 2010
• 作者: B.Maiorov;T.Katase;H.Hiramatsu;L.Civale;S.A.Baily;T.G.Holesinger;H.Hosono
• 通讯作者: H.Hosono

Fabrication of Atomically Flat ScAlMgO_4 Epitaxial Buffer Layer and Low-Temperature Growth of High-Mobility ZnO Films

原子级平坦ScAlMgO_4外延缓冲层的制备及高迁移率ZnO薄膜的低温生长

• 发表时间: 2010
• 期刊: Crystal Growth & Design
• 影响因子: 3.8
• 作者: Takayoshi Katase;Kenji Nomura;Hiromichi Ohta;Hiroshi Yanagi;Toshio Kamiya;Masahiro Hirano;Hideo Hosono
• 通讯作者: Hideo Hosono

Robust grain boundary nature of iron pnictide Superconductors

铁磷族超导体的鲁棒晶界性质

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Katase;Y.Ishimaru;A.Tsukamoto;H.Hiramatsu;T.Kamiya;K.Tanabe;H.Hosono
• 通讯作者: H.Hosono