______________________________________________________________________________* *_____ || 平成 13 * *年 2 月 14 日 | ||| * * || || 超伝導 Bi-2212 薄膜の不可逆磁界に関する研究 * * | ||| * * || || * * | ||__________________________________________________________松下研究室_M2_山* *浦俊介_| 序 論 臨 界 電 流 密 度 Jcが ゼ ロ の 領 域 と ゼ ロ で な いに各々の線で示す* *。不可逆磁界は、通常超伝導体の 領 域 の 境 界 の 磁 界 で あ る 不 可 逆 磁 界 は 磁 束 ピ ン ニ厚さ d の増加* *とともに増加し、 d が縦方向磁束バン ン グ 力 と 超 伝 導 体 の 次 元 性 に 依 存 す る こ と が 知 らドルサイズ L * *より大きくなると飽和する。実験結果 れ て い る。 し か し、 Bi-2223 超 伝 導 体 に お い て 薄 膜はこの予想に従っ* *ていると判断され、不可逆磁界は の磁束ピンニング力がテープ線材のものよりも大きd が L より小さい場合には厚み依* *存性をもつことが い に も 関 わ ら ず 薄 膜 の 不 可 逆 磁 界 は テー プ 線 材 よわかる。 り 低 い と い う こ と が 報 告 さ れ て い る。 こ れ は 磁 束以上の結果はパ* *ンケーキ磁束モデルの予想と矛盾 バ ン ド ル サ イ ズ の 違 い と い う 観 点 か ら 磁 束 ク リーす る。 す な * *わ ち、 磁 束 線 は 最 も 2 次 元 的 な Bi-2212 プ理論により説明される。すなわち、薄膜では磁束超 伝 導 体 に お い て で さ え * *も 長 さ 方 向 に 強 く 結 合 し バ ン ド ル サ イ ズ が 膜 厚 に よっ て 制 限 さ れ る た め でていると結論さ* *れる。 ある。この場合、磁束線の縦方向の弾性相関距離は CuO 2層間の距離よりはるかに大きいことが知られ ている。これは 2 次元的な超伝導体においても磁束 線 が 長 さ 方 向 に 強 く 結 合 し て い る こ と を 示 し て お り、この推測はパンケーキ磁束モデルによる予想と かなり異なる。 以上の推論を確かめるために最も 2 次元的な Bi- 2212 超 伝 導 体 に お い て 不 可 逆 磁 界 の 厚 さ 依 存 性 を 直 接 調 べ る 必 要 が あ る。 本 研 究 で は、 厚 さ の 異 な る 2 つ の Bi-2212 薄 膜 の 不 可 逆 磁 界 を 測 定 し た。 ま た、 こ の 結 果 を 銀 シー ス Bi-2212 超 伝 導 テー プ に お ける測定結果と比較する。 実験 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 あ る。 400 mTorr の 酸 素 ガ ス図 1不可逆磁界の磁界* *依存性 圧中で MgO 基板上に作製している。今回の実験で は 厚 さ の 異 な る 2 つ の 薄 膜 を 用 い た。 厚 さ は そ れ ぞ れ 約 200 nm(Sample1) と 約 100 nm(Sample2) 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。 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 1:0 x 106A=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) の銀シース多層図T2=Tc= 0:42 における不可逆* *磁界の厚 Bi-2212 テー プ 線 材 の 不 可 逆 磁 界 と 比 較 す る。 臨 界さ依存性 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。不可逆磁界は Tape1 が最も高く、その研究業績 他 の も の は 超 伝 導 体 の 厚 さ が 減 少 す る に つ れ 不 可 逆磁界も単調に減少している。これは磁束クリープ(1)電気関係学会九州支部会, 1998 * *年 10 月 モデルによる予想に一致する。 (2)International1Symposium9on9Superco* *nductivity,9 年 10 月 図 2 に T=Tc= 0:42 に お け る そ れ ぞ れ(の3試)料 の 不秋季低温工学・超伝* *導学会, 1999 年 11 月 可逆磁界の厚さ依存性を示す。点は実験値である。(4)応用物理学会九州支部会, 1999 * *年 12 月 不 可 逆 磁 界 の 厚 さ 依 存 性 の 数 値 解(析5で)は、I各n試t料ernational Work* *shop on Critical Currents に つ い て そ の ピ ン ニ ン グ パ ラ メー タaをn不d変Aとpしpてlications of HT* *S, 2000 年 10 月 厚みのみを変化させて磁束クリープ・フローモデル(6)秋季低温工学・超伝導学会, 2000* * 年 10 月 を用いて解析を行った。その数値解析の結果は図(27)応用物理学会九州支部会, 2000 * *年 12 月 B-12