論文題目鉄ヒ素系多結晶超伝導体の臨界電流密度特性

(1)

所属専門分野電子情報工学分野（　松下研究室　）

学籍番号 08674069 氏　　名吉田　信之

論文題目鉄ヒ素系多結晶超伝導体の臨界電流密度特性

(2)

1. はじめに

近年の研究において、超伝導体としては新しい系統となる鉄を含む化合物が超伝導特性を示すことが発見されてきており、 FeAs を含む超伝導体の中で REFeAsO と AFe

2

As

2

の組成 (RE: 希土類 , A: アルカリ元素) を持つものが発見されている。しかし、粒間の弱結合により電流の流れは不均一となり、これまでの研究で多結晶REFeAsO の臨界電流密度J

c

は粒間と粒内に分離され、5 K における粒内のJ

c

は 10

¹⁰

A/m

²

のオーダーであり、これに比べて粒間のJ

c

は 10

³

倍低くなっていた

¹⁾

。工学的応用のためにも粒間の弱結合の原因を調査し、その改善が不可欠となっている。本研究では粒間の弱結合を改善するために作製法やF置換率の違う

SmFeAsO

1-x

F

x

や、銀を添加したSr

0.6

K

0.4

Fe

2

As

2

の多結晶焼結体バルク試料を用意し、粒間・粒内のJ

c

をSQUID 磁力計を用いて評価し、それぞれの要因が臨界電流密度に与える影響を調査した。また、

内部の結晶構造を調査するため充填率の値を数値的に求め、その値について考察した。

2. 実験

本研究で評価した試料は 1111 系の SmFeAsO

1- x

F

x

と122系のSr

0.6

K

0.4

Fe

2

As

2

の多結晶バルク試料である。

SmFeAsO

1-x

F

x

はTaシースを用いたPIT(Powder In Tube)法で作製された試料と二段固相反応で作製された試料を用い、Sr

0.6

K

0.4

Fe

2

As

2

は一段固相反応で作製された試料を用いている。各試料の諸元を表.1に示す。残留磁化測定の結果から2つのタイプの遮蔽電流の存在が確認され

²⁾

、粒間の臨界電流

密度J

cglobal

と粒内の臨界電流密度J

clocal

に分離した。

J

cglobal

は残留磁化測定の結果より得られた試料全体

の中心到達磁場と試料のサイズより評価し、J

clocal

は結晶粒の中心到達磁場と粒径より評価した。また、全体の残留磁気モーメントが粒間・粒内の残留磁気モーメントの重ね合わせであると考え、残留磁化測定の結果を用いて充填率Fの値を数値的に求めた。

3. 結果及び検討

図 1 に残留磁化測定の結果より得られたJ

cglobal

と

J

clocal

の温度依存性を示す。各試料ともJ

clocal

は10

¹⁰

-10

¹¹

A/m

²

のオーダーであった。#3, 4ではJ

cglobal

を評価することができなかったが、その他の試料の値は 10

⁶

-10

⁷

A/m

²

のオーダーであった。

SmFeAsO

1-x

F

x

の値を見てみると、作製法の違いに

よりJ

clocal

に、F置換率の違いによりJ

cglobal

の値に影

響が現れた。PIT法で作製することにより二段固相

反応で作製された試料より高いJ

clocal

特性を得られた。また、F置換率が0.3の場合J

cglobal

を評価することができたが、置換率が0.4の場合では評価できなかった。 Sr

0.6

K

0.4

Fe

2

As

2

の値を見てみると、銀を添加していない試料では評価できなかったJ

cglobal

が銀を添加した試料では評価できる値まで向上していた。しかし、無添加の試料に比べ銀を添加した試

料のJ

clocal

の値は低くなっていた。残留磁化測定の

結果を用いて充填率の値を評価したところ、

SmFeAsO

1-x

F

x

ではその値を評価することができなかったが、 Sr

0.6

K

0.4

Fe

2

As

2

では銀を添加したことにより充填率の値が向上していた。

表1 : 試料諸元

0 10 20 30 40

10⁶ 10⁸ 10¹⁰

T[K]

Jc[A/m2]

Jclocal

Jc global

#1

#2

#3

#4

#5

#6

図１：

J

cglobal

と J

clocal

論文題目 鉄ヒ素系多結晶超伝導体の臨界電流密度特性

所属専門分野 電子情報工学分野（ 松下研究室 ）

学籍番号 08674069 氏 名 吉田 信之

論文題目 鉄ヒ素系多結晶超伝導体の臨界電流密度特性

1. はじめに

近年の研究において、超伝導体としては新しい 系統となる鉄を含む化合物が超伝導特性を示すこ とが発見されてきており、 FeAs を含む超伝導体の 中で REFeAsO と AFe

As

の組成 (RE: 希土類 , A: ア ルカリ元素) を持つものが発見されている。しか し、粒間の弱結合により電流の流れは不均一とな り、これまでの研究で多結晶REFeAsO の臨界電流 密度J

は粒間と粒内に分離され、5 K における粒内 のJ

は 10

A/m

のオーダーであり、これに比べて 粒間のJ

は 10

倍低くなっていた

。工学的応用の ためにも粒間の弱結合の原因を調査し、その改善 が不可欠となっている。本研究では粒間の弱結合 を改善するために作製法やF置換率の違う

SmFeAsO

F

や、銀を添加したSr

K

Fe

As

の 多結晶焼結体バルク試料を用意し、粒間・粒内のJ

をSQUID 磁力計を用いて評価し、それぞれの要因 が臨界電流密度に与える影響を調査した。また、

内部の結晶構造を調査するため充填率の値を数値 的に求め、その値について考察した。

2. 実験

本研究で評価した試料は 1111 系の SmFeAsO

F

と122系のSr

K

Fe

As

の多結晶バルク試料で ある。

SmFeAsO

F

はTaシースを用いたPIT(Powder In Tube)法で作製された試料と二段固相反応で作 製された試料を用い、Sr

K

Fe

As

は一段固相反 応で作製された試料を用いている。各試料の諸元 を表.1に示す。残留磁化測定の結果から2つのタイ プの遮蔽電流の存在が確認され

、粒間の臨界電流

密度J

と粒内の臨界電流密度J

に分離した。

J

は残留磁化測定の結果より得られた試料全体

の中心到達磁場と試料のサイズより評価し、J

は結晶粒の中心到達磁場と粒径より評価した。ま た、全体の残留磁気モーメントが粒間・粒内の残 留磁気モーメントの重ね合わせであると考え、残 留磁化測定の結果を用いて充填率Fの値を数値的に 求めた。

3. 結果及び検討

図 1 に残留磁化測定の結果より得られたJ

と

J

の温度依存性を示す。各試料ともJ

は10

-10

A/m

のオーダーであった。#3, 4ではJ

を評価することができなかったが、その他の試料 の値は 10

-10

A/m

のオーダーであった。

SmFeAsO

F

の値を見てみると、作製法の違いに

よりJ

に、F置換率の違いによりJ

の値に影

響が現れた。PIT法で作製することにより二段固相

反応で作製された試料より高いJ

特性を得られ た。また、F置換率が0.3の場合J

を評価するこ とができたが、置換率が0.4の場合では評価できな かった。 Sr

K

Fe

As

の値を見てみると、銀を添 加していない試料では評価できなかったJ

が銀 を添加した試料では評価できる値まで向上してい た。しかし、無添加の試料に比べ銀を添加した試

料のJ

の値は低くなっていた。残留磁化測定の

結果を用いて充填率の値を評価したところ、

SmFeAsO

F

論文題目鉄ヒ素系多結晶超伝導体の臨界電流密度特性

所属専門分野電子情報工学分野（　松下研究室　）

学籍番号 08674069 氏　　名吉田　信之

論文題目鉄ヒ素系多結晶超伝導体の臨界電流密度特性

近年の研究において、超伝導体としては新しい系統となる鉄を含む化合物が超伝導特性を示すことが発見されてきており、 FeAs を含む超伝導体の中で REFeAsO と AFe

の組成 (RE: 希土類 , A: アルカリ元素) を持つものが発見されている。しかし、粒間の弱結合により電流の流れは不均一となり、これまでの研究で多結晶REFeAsO の臨界電流密度J

は粒間と粒内に分離され、5 K における粒内のJ

のオーダーであり、これに比べて粒間のJ

。工学的応用のためにも粒間の弱結合の原因を調査し、その改善が不可欠となっている。本研究では粒間の弱結合を改善するために作製法やF置換率の違う

の多結晶焼結体バルク試料を用意し、粒間・粒内のJ

をSQUID 磁力計を用いて評価し、それぞれの要因が臨界電流密度に与える影響を調査した。また、

内部の結晶構造を調査するため充填率の値を数値的に求め、その値について考察した。

の多結晶バルク試料である。

はTaシースを用いたPIT(Powder In Tube)法で作製された試料と二段固相反応で作製された試料を用い、Sr

は一段固相反応で作製された試料を用いている。各試料の諸元を表.1に示す。残留磁化測定の結果から2つのタイプの遮蔽電流の存在が確認され

は結晶粒の中心到達磁場と粒径より評価した。また、全体の残留磁気モーメントが粒間・粒内の残留磁気モーメントの重ね合わせであると考え、残留磁化測定の結果を用いて充填率Fの値を数値的に求めた。

を評価することができなかったが、その他の試料の値は 10

特性を得られた。また、F置換率が0.3の場合J

を評価することができたが、置換率が0.4の場合では評価できなかった。 Sr

の値を見てみると、銀を添加していない試料では評価できなかったJ

が銀を添加した試料では評価できる値まで向上していた。しかし、無添加の試料に比べ銀を添加した試

ではその値を評価することができなかったが、 Sr

では銀を添加したことにより充填率の値が向上していた。

(1)電気関係学会九州支部　(2009) (2)応用物理学会　(2008 秋, 2009 春, 秋) (3)低温工学超電導学会　(2008 春, 2009 春, 秋) (4) International Symposium on Superconductivity (2009)

(5)応用物理学会九州支部　(2007 秋, 2009 秋)

(6)低温工学九州西日本支部研究会(2008)