Bi-2223 銀 シー ス 線 材 の 超 低 電 界 領 域 に お け る


                                                  輸 送 特 性 と 不 可 逆 磁 界
                                           福 田 光 洋 (93232073) / 松 下 研 究 室
1. は じ め に   高 温 超 伝 導 体 の 応 用 に は、 直 流 定 常 状 態 (永 久 電 流 モー ド) か ら 交 流 電 流 下 に 至 る ま で *
 *様々

な 場 合 が 考 え ら れ、 そ れ に 対 応 し て 超 伝 導 体 に 加 わ る 電 界 の 領 域 は 大 き く 異 な る。 一 方、 こ う し た *
 *電 界

は 流 れ る 電 流 密 度 と 密 接 な 関 係 が あ り、 高 温 超 伝 導 体 を 用 い た 機 器 の 特 性 は、 そ の 材 料 の 電 界 (E)- *
 *電 流

密 度 (J ) 特 性 に 左 右 さ れ る。 し か し な が ら、 高 温 超 伝 導 体 の 広 い 電 界 領 域 に わ たっ た E-J 特 性 の 評 価 *
 *は

ま だ 十 分 に 明 ら か に さ れ て お ら ず、 そ の 電 界 発 生 の 機 構 や そ れ に 対 す る ピ ン の 分 布 の 影 響 に つ い *
 *て 詳 細

な 知 見 が 得 ら れ て い な い。 本 研 究 で は、 超 伝 導 Bi-2223 銀 シー ス テー プ 線 材 に つ い て、 SQUID を 用 い て

磁 化 の 緩 和 を 測 定 し、 超 低 電 界 領 域 の E-J 特 性 の 評 価 を 行 う と と も に、 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 理 論 結 果 と の 比 較 を 行っ た。 ま た E-J 特 性 の ス ケー リ ン グ の 解 析 を 行 い、

重 要 な パ ラ メー ター で あ る 臨 界 指 数 に つ い て 調 べ た。 さ ら に 臨 界 電 流 密 度 が ゼ ロ と な る 不 可 逆 磁 界 *
 *を こ

の 磁 化 の 緩 和 か ら 求 め、 他 の 測 定 方 法 と の 比 較 を 行っ た。


2. 実 験   試 料 は、 超 伝 導 Bi-2223 銀 シー ス テー プ 線 材 で、 幅 3:7 mm   、 厚 さ 270 ~m   で あ り、 4:2 mm    の 長

さ に 切 断 し て 用 い た。 線 材 内 部 の フィ ラ メ ン ト を 観 測 し た と こ ろ、 平 均 の 幅 w、 厚 さ d は、 そ れ ぞ れ

320 ~m   、 11 ~m   で あ り、 フィ ラ メ ン ト 数 f は 59 で あっ た。 ま た、 直 流 磁 化 率 よ り 求 め た 臨 界 温 度 Tc は

110 K で あっ た。 実 験 で は 40 K か ら 83 K ま で の 各 温 度 に お い て 試 料 の c 軸 方 向 に 直 流 磁 界 を か け て、 一

旦、 試 料 に 磁 束 を 十 分 に ト ラッ プ さ せ、 様々 な 一 定 磁 界 ま で 減 少 さ せ た 後 の 磁 化 の 緩 和 測 定 を 行っ *
 *た。

す べ て の 測 定 は SQUID 磁 力 計 (MPMS-7) を 用 い て 行っ た。 測 定 さ れ た 磁 気 モー メ ン ト m か ら 電 流 密 度 J

が、 ま た そ の 時 間 変 化 か ら 電 界 E が 求 ま る。 但 し、 す べ て の フィ ラ メ ン ト 内 の 磁 束 分 布 が Bean モ デ ル

で 記 述 さ れ る よ う な 臨 界 状 態 に あ る も の と し て 考 え る。


3. 結 果 及 び 検 討   上 記 の 計 算 手 法 に 基 づ き 得 ら れ た T = 40 K で の E-J 特 性 と、 磁 束 ク リー プ・ フ ロー モ

デ ル に よ り 得 ら れ た 理 論 値 と の 比 較 を 図 1 に 示 す。 こ の 結 果 よ り、 SQUID 磁 力 計 に よ る 測 定 で は、 四

端 子 法 の 測 定 (~ 10-4  V=m    ) に 比 べ て 6 か ら 7 桁 も 低 い 電 界 領 域 で の 定 量 的 測 定 が 可 能 で あ る こ と *
 *が 分

か る。 ま た 実 験 値 と 理 論 値 で の ほ ぼ 定 量 的 な 一 致 を 示 し た。 さ ら に E-J 曲 線 が、 超 低 電 界 領 域 に お *
 *い て

も ス ケー リ ン グ が 可 能 で あ る こ と を 示 し た。 各 温 度 に お け る z と   を 同 様 に 評 価 し た と こ ろ、 z に お *
 *い

て は 温 度 依 存 性 が 見 ら れ た。 し か し E-J 曲 線 の 理 論 値 を ス ケー リ ン グ さ せ た 結 果、 z と   に は 実 験 値 と

の 不 一 致 が 見 ら れ た。 こ の こ と は 簡 単 の た め に 磁 束 バ ン ド ル の 大 き さ を 表 す パ ラ メー タ の 電 界 領 *
 *域、 温

度、 磁 界 に 対 す る 依 存 性 を 無 視 し た た め と 考 え ら れ る。

    図 2 は 得 ら れ た E-J 曲 線 か ら 不 可 逆 磁 界 を 測 定 し た 結 果 で あ り、 他 の 測 定 方 法 よ り も 低 い 電 界 レ *
 *ベ

ル で の 不 可 逆 磁 界 が 得 ら れ た。



       図 1 温 度 40K に お け る E-J 曲 線 の 実 験 値                                 図 2 不 可 逆 磁 界。

             (黒 丸) と 理 論 値 (実 線) と の 比 較。


                                                                   A1.4