142
143 から，FeTe1-xSexの超伝導特性は微量な過剰鉄の侵入にも，その超伝導特性が強く影響され ることがわかり，構造相変態PIT法をもってしても過剰鉄の精密制御は困難であり，現時 点ではFeTe1-xSex超伝導線材のさらなる高性能化は難しいという結論を得た．しかしながら，
非反応性のシース材を見つけ出すことにより，過剰鉄の抑制が可能となるため，今後の方 針として，シース材の探索が非常に重要となる．
第6章では，3元系で比較的単純な結晶構造を有する，KFe2Se2に着目し，その線材化を 試みた結果を述べた．KFe2Se2は，FeTe1-xSexのような過剰鉄侵入による超伝導特性の低下が
無く，Tc > 30 Kを有する高温超伝導体であるが，大気中で不安定なKを含むため，有効な
線材化プロセスは報告されていなかった．そこで，構造相変態PIT法をKFe2Se2に適用し，
比較的簡便な手法で，Tc = 29.8 K を有するKFe2(Se0.92S0.08)2線材の作製に成功した．しかし ながら得られたKFe2(Se0.92S0.08)2線材では通電Jcを観測できず，その原因としてKFe2Se2多 結晶は本質的に超伝導相と非超伝導相の相分離が生じるため，超伝導転移は観測されても Jcが非常に小さくなってしまうことが明らかになった．よって，KFe2Se2において超伝導特 性の向上を目指すためには，完全な122構造を結晶全体に均一化することができる組成を 見つけ出すことが重要である．
以上，鉄カルコゲナイド系超伝導体の線材化手法として，新たに構造相変態PIT法を開 発し，鉄カルコゲナイド系超伝導体である11系FeSe，11系FeTe1-xSex，および122系KFe2Se2
へ適用して，3種すべての線材において超伝導相の形成に成功した．また更なる超伝導特性 向上の指針を明らかにした．
本手法は他の層状超伝導体にも同様に適用可能であり，これにより構造相変態PIT法とい う実用的な新しい線材作製方法を確立した．
144
謝辞
本研究は首都大学東京大学院 理工学研究科 電気電子工学専攻博士課程在学中に超電導 応用工学研究室にて行った研究成果をまとめたものである．2013年度および2014年度は 本学の研究奨励奨学金により収入を得て研究に専念することができました．首都大学東京 関係者の皆様に深く感謝いたします．また，2015年度においては日本学術振興会の特別研 究員に採用され，研究奨励費等の支援を受けました．
同専攻准教授，三浦大介先生におきましては，学部生時代から合わせて6年間という長 い期間を通して指導教官として本研究の実施の機会を与えて戴き，その遂行にあたって終 始，ご指導を戴いた．ここに深く感謝いたします．そして，同専攻助教，水口佳一先生に は修士課程からの5年間，ご指導を戴いたくとともに，博士課程に進むきっかけを作って 頂きました．深く感謝いたします．
また，同専攻教授，須原理彦先生，同専攻准教授，中村成志先生，並びに，独立行政法 人物質・材料研究機構(NIMS) ナノフロンティア材料グループ･グループリーダー(筑波大連 携准教授)，高野義彦先生には，副査として複数回にわたり多くのご助言を戴くとともに本 論文のご指導を戴いた．深く感謝いたします．
本研究では，NIMS，高野義彦先生，並びに，同研究グループOBである，尾崎壽紀博士，
藤岡正弥博士に，試料測定のご指導とともに多くのアドバイスを戴いた．深く感謝いたし ます．
超伝導応用工学研究室の同志であり，輪講でともに精進し，研究室の普段の生活でご助 言，ご指導を戴いた博士前期課程の久保勇人氏，廣井貴史氏，松浦優也氏，安齋達貴氏，
菅原剛氏，長坂康平氏，学士課程の小林夏輝氏，田中裕二氏，西田篤弘氏に，深謝の意を 表す．また，学士課程4年から6年間にわたって，親身にご指導を戴いた三浦大介准教授 に，改めて心より感謝いたします．
最後に，私の長い学生生活を支えてくれた父・栄，母・和枝，兄・雄太には心から感謝 の気持ちとお礼を申し上げます．
145
研究業績
氏 名 : 井澤 宏輝
(1) 学術雑誌投稿論文（発表論文名，掲載誌，巻号頁，発行年，共著名など）
- 筆頭4件，共著2件 (全て査読あり) ，投稿中1件 - [1-1]
論文名 : Transport properties of the single- and 3-core Fe-Se wires fabricated by a novel chemical-transformation PIT process
掲載誌名 : Superconductor Science and Technology
巻号 : 24巻12号，開始項-最終項 : 125003-125007, 発行年 : 2011
著者名 : Yoshikazu Mizuguchi, Hiroki Izawa, Toshinori Ozaki, Yshihiko Takano, and Osuke Miura [1-2]
論文名 : Evolution of Tetragonal Phase in the FeSe Wire Fabricated by a Novel Chemical-Transformation Powder-in-Tube Process
掲載誌名：Japanese Journal of Applied Physics, Volume 51, Special Section; —Centennial Anniversary of Superconductivity—
巻号 : 51巻1号, 記事番号 : 010101, 発行年 : 2012
著者名 : Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Toshinori Ozaki, Yshihiko Takano, and Osuke Miura [1-3]
論文名 : Tuning of anisotropy by controlling excess Fe concentration in FeyTe0.6Se0.4
掲載誌名：Physics Procedia
巻号 : 45巻, 開始項-最終項 : 81-84, 発行年 : 2013
著者名 : Kentaro Hamada, Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, and Osuke Miura [1-4]
論文名 : Fabrication of FeTe0.5Se0.5 Superconducting Wires and Tapes by a Chemical-Transformation PIT Process
掲載誌名 : IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻号 : 24巻3号, 記事番号 : 6900304, 発行年 : 2014
著者名：Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Masaya Fujioka, Yoshihiko Takano, and Osuke Miura [1-5]
論文名 : Fabrication of FeTe0.4Se0.6 superconducting tapes by a chemical-transformation PIT process
掲載誌名：Physica C: Superconductivity and its Applications 巻号 : 504巻, 開始項-最終項 : 77-80, 発行年 : 2014
著者名：Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Yoshihiko Takano, and Osuke Miura
146 [1-6]
論文名 : Fabrication of KxFe2−y(Se1−zSz)2 Superconducting Tapes by a Chemical-Phase-Transformation PIT
掲載誌名：IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻号 : 25巻3号, 記事番号 : 7300404, 発行年 : 2015 著者名：Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, and Osuke Miura [1-7]
論文名 : Crystal structure instability of FeSe grains: formation of non-superconducting phase at the surface（2016年2月現在，Japanese Journal of Applied Physicsにてaccepted）
著者名：Hiroki Izawa, Yuji Tanaka, Yoshikazu Mizuguchi, and Osuke Miura
(2) 学会発表（発表課題，発表形式，発表番号，会議名，場所，開催日など）
- 国際会議7件 - [2-1]
発表課題 : Fabrication of FeSe wire by a novel chemical-transformation PIT process 会議名 : International Conference on Electronic Materials (ICEM 2012)
発表形式 : Oral, 発表番号 : B-4-O26-016, 場所 : Kanagawa, 開催日 : 2012・9・23-28 著者：○Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Toshinori Ozaki, Yshihiko Takano, Osuke Miura [2-2]
発表課題 : EVOLUTION OF TETRAGONAL PHASE IN THE FESE WIRE FABRICATED BY A CHEMICAL-TRANSFORMATION PIT PROCESS
会議名 : International Symposium on Superconductivity – 2011 (ISS 2011)
発表形式 : Poster, 発表番号 : WTP-47, 場所 : Tokyo, 開催日: 2011・10・17-25
著者：○Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Toshinori Ozaki, Yshihiko Takano, Osuke Miura [2-3]
発表課題 : SUPERCONDUCTING PROPERTIES OF FeSe WIRE AND TAPE FABRICATED BY CHEMICAL-TRANSFORMATION PIT PROCESS
会議名 : Materials & Mechanisms of Superconductivity Conference 2012 (M2S 2012)
発表形式 : Poster , 発表番号 : P2-40, 場所 : Washington, D.C., 開催日 : 2012・7,8・29-3 著者：○Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Toshinori Ozaki, Yoshihiko Takano, Osuke Miura [2-4]
発表課題 : ENHANCEMENT OF SUPERCONDUCTING PROPERTIES IN FeSe WIRE AND TAPE USING A CHEMICAL-TRANSFORMATION PIT PROCESS
会議名 : International Symposium on Superconductivity – 2012 (ISS 2012)
発表形式 : Poster, 発表番号 : WTP-55, 場所 : Tokyo, 開催日 : 2012・12・3-5
著者：○Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Toshinori Ozaki, Yshihiko Takano, Osuke Miura
147 [2-5]
発表課題 : Fabrication of KxFe2−y(Se1−zSz)2 Superconducting Tapes by a Chemical-Phase-Transformation PIT
会議名 : International Symposium on Superconductivity – 2014 (ISS 2014)
発表形式 : Poster, 発表番号 : WTP-35, 場所 : Tokyo, 開催日 : 2014・11・25-27 著者：○Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Osuke Miura
[2-6]
発表課題 : Superconducting properties of FeTe1-xSex and AxFe2-ySe2 wires and tapes by a PIT process 会議名 : Materials & Mechanisms of Superconductivity 2015 (M2S 2015)
発表形式 : Poster, 発表番号 : Th-PS04, 場所 : Geneva, 開催日 : 2015・8・23-28 著者：○Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Osuke Miura
[2-7]
発表課題 : Fabrication of FeTe1-xSex and AxFe2-ySe2 superconducting wires and tapes by a PIT process
会議名 : 24th International Conference on Magnet Technology (MT 24)
発表形式 : Poster, 発表番号 : 2PoCC_20, 場所 : Seoul, 開催日 : 2015・10・18-23 著者：○Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Osuke Miura
- 国内会議6件 - [2-8]
発表課題 : 構造相変態によるFeSe超伝導線材の新しい作製プロセス 会議名 : 秋季第72回応用物理学会学術講演会
発表形式 :口頭, 発表番号 : 31a-ZT-3, 場所 : 山形県, 開催日 : 2011・8,9・29-2 著者：○井澤宏輝, 水口佳一, 高野義彦, 尾崎壽紀, 三浦大介
[2-9]
発表課題 : 構造相変態法によるFeSe超伝導テープの作製と特性評価 会議名 : 春季第59回応用物理学関係連合講演会
発表形式 : 口頭, 発表番号 : 16p-B1-9, 場所 : 東京都, 開催日 : 2012・3・15-18 著者：○井澤宏輝, 水口佳一, 高野義彦, 尾崎壽紀, 三浦大介
[2-10]
発表課題 : 構造相変態PIT法によるFeSeTe超伝導線材の作製 会議名 :第87回低温工学・超伝導学会研究発表会
発表形式 : ポスター, 発表番号 : 1P-p10場所 : 東京都, 開催日2013・5・13-15 著者：○井澤宏輝, 水口佳一, 高野義彦, 三浦大介
148 [2-11]
発表課題 : 構造相変態PIT法によるFe(Te, Se)超伝導テープの作製と特性評価 会議名 : 第88回 低温工学・超伝導学会研究発表会
発表形式 : 口頭, 発表番号 : 3D-p02, 場所 : 愛知県, 開催日 : 2013・12・4-6 著者：○井澤宏輝, 水口佳一, 高野義彦, 三浦大介
[2-12]
発表課題 : 構造相変態PIT法による鉄カルコゲナイド系超伝導線材の高臨界電流密度化 会議名 : 第89回 低温工学・超伝導学会研究発表会
発表形式 : ポスター, 発表番号 : 1P-p07 , 場所 : 東京都, 開催日: 2014・5・26-28 著者：○井澤宏輝, 水口佳一, 三浦大介
[2-13]
発表課題 : 構造相変態PIT法により作製した鉄カルコゲナイド線材の超伝導特性評価 会議名 : 第90回 低温工学・超伝導学会研究発表会
発表形式 : 口頭, 発表番号 : 1D-a04, 場所 : 福島県, 開催日 : 2014・11・5-7 著者：○井澤宏輝, 水口佳一, 三浦大介
149
参考文献
[1] H. Kamerlingh Onnes, Commun. Kamerlingh Onnes Lab., 1908.
[2] H. Kamerlingh Onnes, Further Experiments with Liquid Helium, 1911.
[3] H. Kamerlingh Onnes, Leiden Commun, 12 (1911) 120.
[4] W. Meissner and R. Ochenfeld, Naturwissenschaften, 21 (1933) 787.
[5] F. London and H. London, Proc. R. Soc. Lond. A, 149 (1935) 71.
[6] V. L. Ginzburg and L. D. Landau, Žu. Eksper. Teor. Fiz., 20 (1950) 1064.
[7] J. Bardeen, L. N. Cooper and R. Schrieffer, Phys. Rev., 106 (1957) 162.
[8] F. Steglich, J. Aarts, C. D. Bredl, W. Lieke, D. Meschede, W. Franz and H. Schäfe, Phys. Rev. Lett., 43 (1979) 1892.
[9] D. Jérome, A. Mazaud, M. Ribault and K. Bechgaard, J. Physique Lett., 41 (1980) 95.
[10] G. Bednorz and K. A. Mülle, Z. phys. B, 64 (1986) 189.
[11] S. Uchida, H. Takagi, K. Kitazawa and S. Tanaka, Jpn. J. Appl. Phys., 26 (1987) L1.
[12] Z. M．K．Wu，J．R．Ashburn，C．Torng，P．H.．Meng，L．Gao, Phys. Rev. Lett., 58 (1987) 908.
[13] H. Maeda, Y. Tanaka, M. Fukutomi and T. Asano, J. Appl. Phys., 27 (1988) L209.
[14] M. Monteverde, C. Acha, M. Núñez-Regueiro, D. A. Pavlov, K. A. Lokshin, S. N.
Putilin and E. V. Antipov, Europhysics Lett., 72 (2005) 3.
[15] N. Takeshita, A. Yamamoto, A. Iyo, and H. Eisaki, J. Phys. Soc. Jap., 82 (2013) 023711.
[16] J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka, Y. Zenitani and J. Akimitsu, Nature, 410 (2001) 63.
[17] Y. Kamihara, H. Hiramatsu, M. Hirano, R. Kawamura, H. Yanagi, T. Kamiya and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc., 128 (2006) 10012.
[18] Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc., 130 (2008) 3296.
[19] Z. A. Ren, W. Lu, J. Yang, W. Yi, X. L. Shen, Z. C. Li, G. C. Che, X. L. Dong, L. L.
Sun, F. Zhou and Z. X. Zhao, Chin. Phys. Lett., 25 (2008) 2215.
[20] Yoshikazu Mizuguchi, Hiroshi Fujihisa, Yoshito Gotoh, Katsuhiro Suzuki, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki, Satoshi Demura, Yoshihiko Takano, Hiroki Izawa, and Osuke Miura, Phys. Rev. B, 86 (2012) 220510(R).
150 [21] A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov and S. I. Shylin, Nature,
525 (2015) 73-76.
[22] J. File and R. G. Mills, Phys. Rev. Lett., 10 (1963) 93.
[23] 未踏化学技術協会 超伝導化学技術研究会, “これ1冊でわかる 超伝導実用技術，
日刊工業新聞社，2013”.
[24] P. W. Anderson and J. M. Rowell, Phys. Lett., 10 (1963) 230.
[25] 松下照男, 磁束ピンニングと電磁現象, 千代田区: 産業図書, 1994.
[26] 船木和夫，住吉文夫, “多芯線と導体，産業図書，1995”.
[27] 松下照男, 超伝導応用の基礎, 市川市: 米田出版, 2004.
[28] Martin N. Wilson,, “Superconducting Magnets, Clarendon Press,” Oxford,1986.
[29] W. J. Jr. Carr, “IEEE Trans. on Magn., 15 (1979) 248”.
[30] J. L. Duchateau and B. Turck, “Cryogenics, 14 (1974) 481”.
[31] J. H. Bae, K. D. Sim, R. K. Ko, Y. K. Kwon, K. S. Ryu and Y. S. Jo, Physca C, 372 (2002) 1342.
[32] T. Kitaia, H. Tsurumarua, M. Higuchia, K. Osamuraa, S. Kikuchib and H. Otsuka.
[33] “超電導磁気浮上式鉄道実用技術評価委員会．超電導磁気浮上式鉄道実用技術評価．
(http://www.mlit.go.jp/kisha/kisha05/08/080311/01.pdf)2005年3月11日.”.
[34] 葛西敬之, 超電導リニア 安全で高速 世界への提案. (読売新聞)2011年7月31日.
[35] JR東海, LINEAR EXPRESS. (http://linear.jr-central.co.jp/index.html.)2011年(引用 日：2012年1月13日).
[36] 瀬川大介, 超電導ケーブル 開発加速. (読売新聞) 2011年7月6日.
[37] 住友電気工業株式会社, 住友電気工業株式会社HPより「高温超電導ケーブル」を電力
系統に連系する日本初の実証試験の実施.
[38] NEDO, 技術レポート『TSC Foresight』 vol4, (http://www.nedo.go.jp/content/100763659.pdf).
[39] H. Takahashi, K. Igawa, K. Arii, Y. Kamihara, M. Hirano and H. Hosono, Nature, 453 (2008) 376.
[40] Y. Mizuguchi, Y. Hara, K. Deguchi, S. Thuda, T. Yamaguchi, H. Kotegawa, H. Tou and Y. Takano, Supercond. Sci. Technol. 23 (2010) 054013.
[41] H. H. Wen, G. Mu, L. Fang, H. Yang, and X. Zhu, Europhys. Lett. 82 (2008) 17009.
[42] C. Wang, L. J. Li, S. Chi, Z. W. Zhu, Z. Ren, Y. K. Li, Y. T. Wang, X. Lin, Y. K. Lou, S. A. Jiang, X. F. Xu, G. H. Cao and Z. A. Xu, Europhys. Lett. 83 (2008) 67006.
151 [43] S. Iimura, S. Matsuishi, H. Sato, T. Hanna, Y. Muraba, S. W. Kim,J. E. Kim, M.
Takata and H. Hosono, Nature Commun. 3 (2012) 943.
[44] Athena S. Sefat, Ashfia Huq, Michael A. McGuire, Rongying Jin, Brian C. Sales, David Mandrus, Lachlan M. D. Cranswick, Peter W. Stephens, and Kevin H. Stone, Phys. Rev. B 78 (2008) 104505.
[45] Z. Ren, J. Yang, W. Lu, W. Yi, X. Shen, Z. Li, G. Che, X. Dong, L. Sun, F. Zhou and Z.
Zhao, Europhys. Lett. 82 (2008) 57002.
[46] M. Fujioka, S. J. Denholme, T. Ozaki, H. Okazaki, K. Deguchi, S. Demura, H. Hara, T. Watanabe, H. Takeya, T. Yamaguchi, H. Kumakura and Y. Takano, Supercond.
Sci. Technol. 26 (2013) 085023.
[47] M. Rotter, M. Tegel and D. Johrendt, Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 107006.
[48] Athena S. Sefat, R. Jin, M. A. McGuire, B. C. Sales, D. J. Singh and D. Mandrus, Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 117004.
[49] S. Kasahara, T. Shibauchi, K. Hashimoto, K. Ikada, S. Tonegawa, R. Okazaki, H.
Ikeda, H. Takeya, K. Hirata, T. Terashima, Y. Matsuda, Phys. Rev. B 81 (2010) 184519, .
[50] X. C. Wang, Q. Q. Liu, Y. X. Lv, W. B. Gao, L. X. Yang, R. C. Yu, F. Y. Li and C. Q.
Jin, “Sol. St. Com. 148 (2008) 538”.
[51] H. Yakita, H. Ogino, T. Okada, A. Yamamoto, K. Kishio, T. Tohei, Y. Ikuhara, Y.
Gotoh, H. Fujihisa, K. Kataoka, H. Eisaki and J. Shimoyama, J. Am. Chem. Soc.
136 (2014) 846.
[52] F. Hsu, J. Luo, K. Yeh, T. Chen, T. Huang, P. M. Wu, Y. Lee, Y. Huang, Y. Chu, D.
Yan and M. Wu, Proc. Nat. Acad. Sci., 105 (2008) 14262.
[53] K. Enpuku, K. Yoshida, and S. Kohjiro, “Journal of Applied Physics 60 4218,”
1986.
[54] 日本カンタム・デザイン株式会社 HPより,
“http://www.qd-japan.com/product/material/quantum-physical_property_measure ment_system.php”.
[55] 日本電子顕微鏡学会関東支部, 走査電子顕微鏡, 文京区: 共立出版, 2000.
[56] 奥健夫, これならわかる電子顕微鏡 マテリアルサイエンスへの応用, 京都市: 化学同
人, 2004.
[57] Thermo SCIENTIFIC HPより,
https://www.thermoscientific.jp/product/icap-7400-icp-oes-analyzer.html.