重イオンビーム特有の材料設計による高機能高温超伝導薄膜の創製

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題の目的は，高温超伝導体に対して試料作製過程と独立に照射欠陥の形状と密度を制御して臨界電流密度Jc特性への正味の影響を評価できる重イオンビーム固有の材料設計を利用して，c軸，ab面方向の磁場で異なる構造の量子化磁束に特化したピン止めを実現するピン止め構造の構築を図り，全磁場方向で現行のJc値の頭打ち（ex. 3 MA/cm2 @ 1 T）を解消する材料設計指針を示すことである．令和4年度では，高温超伝導薄膜のc軸方向の磁場でのピン止め点導入によるJc増加の頭打ちの要因を探るために，電子的阻止能の異なる重イオンビームを用いてイオンパスに沿った長さの異なる線状欠陥を導入することで，Jcを最大にするピン止め点の体積分率に対するピン止め点の形状の影響について調べた．ピン止め体積が大きく高いピン止め力を期待できる長い線状欠陥より，高密度の導入でもJcを増加できるピン止め体積の小さい短い形状の照射欠陥の方が，最大となるJc値が特に低温領域において大きい値を示すことが明らかになった．また，このJcが最大となる照射欠陥の体積分率を比較すると，照射欠陥の形状にほぼ依らず，約10vol.%になることがTEM観察から示唆された．以上の結果は，ピン止め点導入によるJcの増加を制限している要因は，ピン止め点の形状に寄らずに導入されたピン止め点のトータルの体積であることと，ただしJcの最大値は小さな形状のピン止め点を高密度に導入することが鍵であることを示唆しており，高温超伝導材料における現在のピン止め点導入によるJcの増加の頭打ちを解消する糸口になる可能性がある．