YBCO-coated 線材の高温における臨界電流特性の超電導層厚依存性

1. 木村健吾, 吉田貴昭, 木内　勝, 小田部荘司, 松下照男 (九工大・情報工) 宮田成紀, 衣斐　顕, 山田　穣 (SRL – 名古屋) 塩原　融 (SRL) 春季低温工学・超電導学会　2006 1. はじめに 4. 実験結果 ・ SQUID磁力計による測定 E - J特性( 77.3 K ) 低磁界領域における超電導層厚依存性 PLDテープ ；ピンニング相関距離 YBCO-coated線材の高温における臨界電流特性の超電導層厚依存性 af： 磁束格子間隔 l44 = 0.085μm<超電導層厚 d 3次元 Jcが厚さに依存しない 0.5 μm 直流四端子法　　　　　　　低電界領域 : 10-2～10-4V/m 磁化緩和法(SQUID)　　超低電界領域 : 10-8～10-10 V/m PLD/IBADで作製されたYBCO-coated線材の 厚さ依存性は、厚い線材における超電導層の組織 が劣化によるものである。 1 μm 1.5 μm 臨界電流密度( 77.3 K )の比較 秋季低温工学・超電導学会(2005) 低磁界 両電界領域共にJcは薄い試料で優れて　　 　いる 高温高磁界領域における超電導層厚依存性 厚い　　　　高Jc 高磁界 超低電界では薄い試料でJcが劣化して 　いるが、低電界ではその劣化は見られ 　なかった 4probe E= 10-4～ 薄い　　　　低Jc SQUID E = ～10-8 不可逆磁界Biの比較 薄い試料は高磁界で磁束クリープの影響を受ける 超低電界 低電界 秋季低温工学・超電導学会(2005) 超低電界領域 　薄い試料のBiが低い 2. 目的 YBCO-coated線材の超電導層厚依存性は複雑である。したがって、目的に応じた厚さを決定するために臨界電流特性に対する厚さ依存性の影響を調べ、その機構を明らかにする必要がある。 低電界領域 　薄い試料のBiが高い 一般的には、これまで測定した超低電界領域よりも高い電界領域においても応用が考えられるため、本研究ではこれまでより高い電界領域において厚さ依存性を議論した。 5.　ピン力の分布を考慮した磁束クリープ・フロー・ モデルによる解析 高温領域(70~85K)において超低電界領域と低電界領域での臨界電流密度、不可逆磁界、n値の比較をした。 ・ Jc0のスケール則 ・ ピン力Ａ の分布 3. ピンニング特性 ピンポテンシャル K : 規格化定数 ピンポテンシャルエネルギー密度: ・ E- J曲線 Am,m,γ ,σ2,g2 : ピンパラメータ 磁束バンドルの体積: ・ 磁束バンドルの横方向のサイズ : g2 : 磁束バンドル中の磁束線数 L ・ 磁束バンドルの縦方向のサイズ : 不可逆磁界の厚さ依存性 (b) d < L (2次元) 薄い試料においてg2の値を大きくすることでより良い一致が得られた 超低電界 低電界 磁束クリープの影響を抑える 低電界は超低電界に比べてg2の値が大きい 薄い試料でJcが減少する 薄い試料でBiが低くならなかったと考えられる g2の比較 4. 実験 試料諸元 保護膜(Ag) 超電導層(YBCO) ( perfect FLL in bulk ) キャップ層(CeO2) * ピン力の分布は含んでいない 中間層(GZO) 薄い試料でg2が高くなり、それは高磁界になるに従って顕著になる 同じ磁界においては理論値とパラメータの値ともに抵抗法でのg2が小さい 基板 (hastelloy) 測定( 70~85 K ) （ SRL – Nagoya ） 直流四端子法 ( B // c軸 ) Jc- B特性, 不可逆磁界Bi E- J特性, n値, 6. まとめ 薄い試料において、超低電界領域では厚さの増加と共に不可逆磁界Biは増加するが、低電界領域では薄い試料でBiは低下 しなかった。これはピンポテンシャルの横方向のサイズを表すg2が大きくなったことにより磁束クリープの影響が抑えられたと考えられる。 理論より得られたg2は薄い試料の方が高磁界側で大きくなった。また、ある磁界でのg2の値は低電界領域より超低電界領域の方が大きくなった。 目的に応じた最適な厚みを設計するためには、使用する環境を十分に把握する必要がある。 Kyushu Institute of Technology