ナノ構造制御による高温超伝導薄膜線材の超伝導特性向上及び磁束ピンニング機構解明

通过纳米结构控制提高高温超导薄膜线的超导性能并阐明磁通钉扎机制

• 批准号: 16J02416
• 负责人: 三浦 峻
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02416/
• 关键词: 銅酸化物超伝導体; 人工ピンニングセンター; 磁束ピンニング; 結晶成長; ナノロッド; 臨界電流; パルスレーザー蒸着法; REBCO線材

本研究では強磁場発生マグネット応用へ向けた、ナノ構造制御ピンニングセンター導入REBCO超伝導線材の磁場中臨界電流特性向上を目的とした。特に測定温度50 K以下の低い測定温度における強磁場中臨界電流特性向上及びその磁束ピンニング機構を検討した。パルスレーザー蒸着法によりBaHfO3(BHO)不純物添加SmBa2Cu3Oy(SmBCO)超伝導線材を作製し、その臨界電流特性を評価した。作製時における成膜環境によりBHOピンニングセンターおよび超伝導母相内の結晶欠陥の数密度、サイズ、形状などを詳細に制御することで臨界電流特性の向上を実現した。本研究で作製したBHO添加SmBCO超伝導膜は、測定温度4.2 Kにおいて世界記録(～1.7 TN/m3)に匹敵する巨視的ピン力密度1.6 TN/m3を示した(APL Materials 4 (2016) 016102)。同試料の測定温度40 K、印加磁場3 Tにおける様々な磁場印加角度に対する臨界電流密度の最小値は6.4 MA/cm2であり、この値は既に実用化されているNb-Ti超伝導線材の測定温度4.2 Kにおける臨界電流密度の12倍以上高い値である。有効質量モデルにより、測定温度4.2 Kにおいては、量子化磁束のコアの直径より微細な欠陥が主要なピンニングセンターであることを明らかにした。また、その微細な欠陥はBHOピンニングセンターにより高密度に誘起されることが示唆された。本研究では強磁場発生超伝導マグネットへ向けたREBCO高温超伝導線材の結晶成長プロセス制御による臨界電流特性の向上を行い、またその磁束ピンニング現象解明に関する新たな知見を得た。本研究で得られた技術により、強磁場発生超伝導マグネットの大幅な低コスト・コンパクト化が実現されると考えられる。

In this study, the critical current characteristics of the strong magnetic field-generated magnetic field in the REBCO superconducting wire were improved by using the structural control system of へけた and ナノ. The characteristic is that the measuring temperature is as low as 50 K or less, and the critical current characteristics in strong magnetic fields are high and the magnetic beam structure is high. The BaHfO3 (BHO) impurity added by the パルスレーザー steaming method is produced by adding SmBa2Cu3Oy (SmBCO) superconducting wire, and the critical current characteristics of the その critical current characteristics are evaluated. The film-forming environment used during production was the same as the BHO film-forming environment.陥のnumber density, サイズ, shape などをDetailed control することでcritical current characteristics のUPを実 Present した. In this study, BHO added SmBCO superconducting film was produced, and the world record temperature of 4.2 K was measured (~1.7 TN/m3), which is comparable to the force density of 1.6 TN/m3 of APL Materials (APL Materials 4 (2016) 016102). The measurement temperature of the same sample is 40 K, the Inca magnetic field is 3 T, the magnetic field Inca angle is 40 K, and the critical current density is 6.4. MA/cm2 であり, この値はに実 Use chemical されているNb-Ti superconducting wire to measure the temperature 4.2 K and におけるcritical current density is more than 12 times higher than いつである. Effective mass モデルにより, measuring temperature 4.2 Kにおいては, quantized magnetic beam のコアの diameter より微 なowed 陥が Main なピンニングセンターであることを明らかにした.また、その小なowed陥はBHOピンニングセンターによりHigh-density にinducing されることが Shows 膆された. In this study, the crystal growth of high-temperature superconducting wires produced by high-temperature superconducting wires produced by the high-temperature superconducting wire was produced by The explanation of the critical current characteristics of the Royal Electric Co., Ltd. and the magnetic beam and magnetic beam phenomenon are explained by the new knowledge and knowledge. This research is based on the advanced technology of strong magnetic field and super-conductor technology.の大なlow コスト・コンパクト化が実appears されると卡えられる.

项目成果

Effect of Nanorod Alignment on Flux Pinning State in BaHfO3 Doped SmBa2Cu3Oy Films

纳米棒排列对 BaHfO3 掺杂 SmBa2Cu3Oy 薄膜中通量钉扎状态的影响

• DOI: 10.1109/tasc.2016.2646838
• 发表时间: 2017
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Yuji Tsuchiya;Shun Miura;Qianyu Xu;Yusuke Ichino;Yutaka Yoshida;Satoshi Awaji;Kazuo Watanabe
• 通讯作者: Kazuo Watanabe

Strongly enhanced vortex pinning in the SmBCO coated conductor

SmBCO 涂层导体中强烈增强的涡流钉扎

• 发表时间: 2016
• 作者: Yutaka Yoshida;Shun Miura;Yuji Tsuchiya;Yusuke Ichino;Satoshi Awaji;Kaname Matsumoto;Ataru Ichinose
• 通讯作者: Ataru Ichinose

Delocalization of vortex in SmBa2Cu3O7-δ superconducting films with BaHfO3 nano-rods

BaHfO3 纳米棒 SmBa2Cu3O7-δ 超导薄膜中涡流的离域

• DOI: 10.1063/1.4962398
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Yuji Tsuchiya;Satoshi Awaji;Kazuo Watanabe;Shun Miura;Yusuke Ichino;Yutaka Yoshida; Kaname Matsumoto
• 通讯作者: Kaname Matsumoto

Effect of nano-rods on vortex pinning state in BaHfO3 doped SmBa2Cu3Oy films deposited by low temperature growth technique

纳米棒对低温生长BaHfO3掺杂SmBa2Cu3Oy薄膜涡旋钉扎状态的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: Yuji Tsuchiya;Satoshi Awaji;Shun Miura;Yuya Doki;Yusuke Ichino;Yutaka Yoshida;Kaname Matsumoto;Teruo Izumi;Kazuo Watanabe
• 通讯作者: Kazuo Watanabe

Vortex Pinning Properties at Grain Boundary in SmBa2Cu3Oy Superconducting Films with BaHfO3 Nano-rods Controlled via Low-Temperature Growth

通过低温生长控制 BaHfO3 纳米棒的 SmBa2Cu3Oy 超导薄膜晶界处的涡旋钉扎特性

• DOI: 10.1109/tasc.2016.2638543
• 发表时间: 2017
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Shun Miura, Yusuke Ichino, Yutaka Yoshida;Ataru Ichinose;Akihiro Tsuruta
• 通讯作者: Akihiro Tsuruta