結晶構造制御と人工ピニングセンターによる鉄系超伝導薄膜の特性向上と線材応用

使用晶体结构控制和人工钉扎中心改善铁基超导薄膜和电线应用的性能

基本信息

批准号：
14J11323
负责人：
佐藤光
金额：
$ 1.41万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J11323/
关键词：
超伝導超伝導線材磁束ピニング薄膜鉄系超伝導

项目摘要

鉄系超伝導体は、 (1) 50 Tを超える上部臨界磁場、(2) 小さい異方性因子（ = 1～2）、(3) 結晶粒界における臨界電流密度（Jc）特性の優位性という、低温における高磁場発生マグネット用線材への応用に有利な特性をもつ。昨年度、我々のグループでは、基板加熱機構にレーザーダイオードを用いた1000℃以上で製膜が可能な製膜装置を利用することで、鉄系薄膜では磁場中で最も高いJcを示すP添加BaFe2As2のエピタキシャル成長に成功し、またそのJcの異方性が成長速度の低下に伴い小さくなることを報告した。今年度は実用の際用いられる金属テープ基板を用いて、超伝導薄膜線材と同様の積層構造を持つP添加BaFe2As2薄膜を作製し、得られた薄膜のJc特性を調べたので報告する。イオンビームアシスト蒸着によってハステロイ上に2軸配向したMgOを蒸着した、IBAD-MgO金属テープ基板(面内配向度約4度、iBeam Materials, Inc.製)をテープ基板として用いた。得られた薄膜は面内4回対称を示し、エピタキシャル成長が確認できた。薄膜のP濃度は28%と、ターゲットの仕込み組成に対して約7%減少しており、単結晶基板上への製膜時と同じ傾向を示した。4 KにおけるJcの値は、自己磁場中で1 MA/cm2、9 Tで0.1 MA/cm2であった。これらの値は同様の配向度を持つ金属テープ基板上に製膜されたBa(Fe1‒xCox)2As2薄膜のものと同等であったが、MgO単結晶基板上に製膜されたBaFe2(As1‒xPx)2薄膜より約1桁低い値であった。印加磁場に対するJcの角度依存性は、H // ab、H // cのどちらにもブロードなピークを持つことがわかり、磁束ピニングセンターが導入されていることがわかる。12 K、3 TにおけるJcの最大値と最小値の比は0.82とMgO単結晶基板上に製膜されたBaFe2(As1‒xPx)2薄膜のものと同等の特性を示し、本研究で得られた試料は現在までの鉄系薄膜線材の中で最も小さい異方性をもつ。

基于铁的超导体具有在低温下在高磁场生成的电场杆中应用的特性：（1）超过50 t的上临界磁场，（（2）较小的各向异性因子（= 1-2），（3）（3）晶粒边界处临界电流密度（JC）特征的优势。去年，我们的小组报告说，通过使用一种可用于在1000°C或更高更高的膜形成装置，使用激光二极管作为底物加热机制，我们成功地种植了P-Doped Bafe2AS2，该Poped Bafe2AS2在基于铁的薄膜中表现出磁场中最高的JC，并且该JC的成长均降低了。今年，我们已经准备了使用用于实际用途的金属胶带基板的层压结构的P-BAFE2AS2薄膜，其层压结构类似于超导薄膜线，并研究了所获得的薄膜的JC特性，因此我们将报告。 IBAD-MGO金属胶带基材（由Ibeam Materials，Inc。制造的大约4度的面内方向）用作胶带基板，其中MGO通过离子束辅助辅助沉积在Hastelloy上的双轴定向。获得的薄膜在平面上表现出四次对称性，并确认了外延生长。薄膜的P浓度为28％，比目标的负载组成低约7％，显示出与在单晶基板上拍摄时相同的趋势。 The Jc value at 4 K was 1 MA/cm2 in the self-magnetic field and 0.1 MA/cm2 at 9 T. These values were the same as those of Ba(Fe1-xCox)2As2 thin film formed on a metal tape substrate having a similar degree of orientation, but were approximately one order of magnitude lower than the BaFe2(As1-xPx)2 thin film formed on a MgO single crystal substrate.可以看出，JC对施加磁场的角度依赖性在H // AB和H // C中均具有宽峰，表明已经引入了磁通量固定中心。在12 K和3 T时的最大和最小JC的比率为0.82，相当于在MGO单晶基材上形成的BAFE2（AS1-XPX）2薄膜的比率，而在本研究中获得的样品具有任何基于铁的薄电线的最小的偏小。

项目成果

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複数の単結晶基板上に作製した鉄系超伝導体PドープBaFe2As2エピタキシャル薄膜の臨界電流特性

多个单晶基底上铁基超导体P掺杂BaFe2As2外延薄膜的临界电流特性

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Wang;H. Sato;Y. Toda;S. Ueda;H. Hiramatsu and H. Hosono;H. Hiramatsu; S. Matsuda; H. Sato; T. Kamiya and H. Hosono;佐藤光，平松秀典，神谷利夫，細野秀雄
通讯作者：
佐藤光，平松秀典，神谷利夫，細野秀雄

Vortex pinning property of phosphorous-doped BaFe2As2 epitaxial films: Comparison between (La,Sr)(Al,Ta)O3 and MgO substrates

磷掺杂 BaFe2As2 外延膜的涡旋钉扎特性：(La,Sr)(Al,Ta)O3 和 MgO 衬底的比较