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 *年 2 月 22 日 |
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 ||                超伝導 Bi-2212 薄膜の不可逆磁界に関する研究                 *
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 ||__________________________________________________________松下研究室_B4_和*
 *田_浩志_|


序 論  臨 界 電 流 密 度 Jcが ゼ ロ の 領 域 と ゼ ロ で な い不可逆磁界は Tape*
 *1 が最も高く、その他のものは超
領 域 の 境 界 の 磁 界 で あ る 不 可 逆 磁 界 は 磁 束 ピ ン ニ伝 導 体 の *
 *厚 さ が 減 少 す る に つ れ 不 可 逆 磁 界 も 単 調
ン グ 力 と 超 伝 導 体 の 次 元 性 に 依 存 す る こ と が 知 らに減少してい*
 *る。これは磁束クリープモデルによる
れ て い る。 し か し、 Bi-2223 超 伝 導 体 に お い て ピ ン予想におおまかに*
 *一致する。
ニ ン グ 力 の 強 い 薄 膜 の 方 が ピ ン ニ ン グ 力 の 小 さ い図 2 に T=Tc= *
 *0:42 に お け る そ れ ぞ れ の 試 料 の 不
テープ線材より不可逆磁界が小さいという報告がさ可 逆 磁 界 の 厚 さ 依 存 性 を *
 *示 す。 不 可 逆 磁 界 の 厚 さ
れている。このことは磁束クリープ理論におけるバ依 存 性 の 数 値 解 析 で は、 *
 *各 試 料 に つ い て そ の ピ ン
ンドルサイズの違いによって説明される。つまり、ニ ン グ パ ラ メー タ を 不 変 *
 *と し、 仮 想 的 に 厚 み の み
薄 膜 で は 縦 方 向 磁 束 バ ン ド ル サ イ ズ が 膜 厚 に よっを変化させて磁*
 *束クリープ・フローモデルを用いて
て制限されるためである。                  解析を行った。その数値解析の結果は図 *
 *2 に各々の
  これは 2 次元的な超伝導体においても磁束線が長線で示し、実験値を点で示す。不*
 *可逆磁界は、通常
さ 方 向 に 強 く 結 合 し て い る こ と を 示 し て お り、 こ超伝導体の厚さ *
 *d の増加とともに増加し、 d が縦方
の 推 測 は 常 伝 導 核 が 絶 縁 的 ブ ロッ ク 層 で 切 れ 切 れ向 磁 束 バ ン *
 *ド ル サ イ ズ L よ り 大 き く な る と 飽 和 す
になっていると仮定されるパンケーキ磁束モデルにる。実験結果は磁束クリープ・フロ*
 *ーモデルの予想
よ る 予 想 と か な り 異 な る。 実 際 に 磁 束 線 の 縦 方 向に従っていると*
 *判断され、不可逆磁界は d が L より
の弾性相関距離は CuO2層間の距離よりはるかに大小さい場合には厚み依存性をもつこ*
 *とがわかる。
きいことが知られており、上述の考えと反持する。以上の結果はパンケーキ磁束モデル*
 *の予想と矛盾
  以上の推論を確かめるために最も 2 次元的な Bi-す る。 す な わ ち、 磁 束 線 *
 *は 最 も 2 次 元 的 な Bi-2212
2212 超伝導体において不可逆磁界の厚さ依存性を直超 伝 導 体 に お い て で さ *
 *え も 長 さ 方 向 に 強 く 結 合 し
接調べる。本研究では、厚さの異なる 2 つの Bi-2212ていると結論される。
薄 膜 の 不 可 逆 磁 界 を 測 定 し た。 ま た、 こ の 結 果 を
厚 み の 異 な る 超 伝 導 体 と 比 較 す る た め に 銀 シー ス
Bi-2212 超伝導テープにおける従来の測定結果と比
較する。


実験  今回の実験で用いた試料はレーザーアブレー
ション法を用いて作製した Bi-2212 薄膜で、厚さの異
なる 2 つの薄膜を用いた。厚さはそれぞれ Sample1
は 約 200 nm で Sample2 は 約 100 nm で あ る。 ま た、
臨界温度 Tcはそれぞれ 72 K、 60 K で、 c 軸は試料の
広い面に垂直に配向している。作製条件は、ターゲッ
トと基板の距離は共に 5cm 程度、 400 mTorr の酸素
ガ ス 圧 中 で MgO 基 板 上 に 作 製 し て い る。 Sample1
は KrF エキシマレーザーで波長は 248nm、パルス幅
は 20nsec、パワーは 240-280mJ で作製されたもので
あ る。 Sample2 は Nd:YAG レー ザー の 4 倍 波 で 波 長図 1不可逆磁界の磁界依*
 *存性
は 266nm(基 本 波 1064nm)、 パ ル ス 幅 は 4-6nsec、 パ
ワーは 80-90mJ で作製されたものである。
  c 軸 方 向 に 直 流 磁 界 を 印 加 し、 SQUID 磁 力 計 を
用 い て 観 測 し た 磁 気 モー メ ン ト か ら 臨 界 電 流 密 度
Jcを求めた。また、 Jcが 1:0x106A=m2 に減少する
磁界で不可逆磁界を決定した。


結 果 及 び 検 討  図 1 に Sample1 と Sample2 に お け る
不可逆磁界の規格化温度依存性を示す。 Sample2 の
不可逆磁界は温度の減少とともに減少し、 Sample1
より低くなった。この結果を超伝導層の平均の厚さ
が約 5 ~m(Tape1) と約 10 ~m(Tape2) の銀シース多層
Bi-2212 テー プ 線 材 の 不 可 逆 磁 界 と 比 較 す る。 臨 界
温度はそれぞれ 86.0 K、 90.0 K である。この結果も
図 1 に示す。                                図 2 T=Tc= 0:42 における不可逆磁*
 *界の厚
                                                  さ依存性
                                       A12-1