ア ン ダー ドー プ し た Bi-2212 超 伝 導 単 結 晶 試 料 内 の 遮 蔽 電 流 分 布



                                           吉 見 太 佑 (95232095) / 松 下 研 究 室

1. は じ め に   超 伝 導 体 の 次 元 性 の 変 化 に よ る 1 次 の 融 解 転 移 の 変 化 は 2 次 の GL(Glass Liquid) 転 移 の 変

化 よ り も 著 し く、 極 度 に 2 次 元 的 な 超 伝 導 体 で は 融 解 転 移 曲 線 が 温 度 - 磁 界 平 面 上 で GL 転 移 曲 線 の *
 *下

に 観 測 さ れ る と 予 想 さ れ る。 実 際、 ア ン ダー ドー プ し た Bi-2212 超 伝 導 単 結 晶 で は 磁 束 線 系 の 1 次 相 転 *
 *移

磁 界 よ り も 高 い 不 可 逆 磁 界 が 報 告 さ れ て い る が (Kishio  他、 1996)、 こ の 不 可 逆 性 が 試 料 の 表 面 ピ ン ニ

ン グ に よ る 可 能 性 が 指 摘 さ れ て い る。 そ の 場 合、 得 ら れ た 相 図 が バ ル ク な 磁 束 線 系 の 特 性 を 表 し *
 *た も の

と は 言 え ず、 よ り 厳 密 な 測 定 が 必 要 と な る。 こ こ で は そ の よ う な ア ン ダー ドー プ し た Bi-2212 単 結 晶 に

つ い て Campbell 法 を 用 い て 試 料 内 の 遮 蔽 電 流 分 布 を 測 定 し、 こ の 不 可 逆 性 の 原 因 が バ ル ク ピ ン ニ ン グ

と 表 面 ピ ン ニ ン グ の い ず れ な の か を 明 ら か に す る。 ま た、 測 定 さ れ た 磁 束 プ ロ ファ イ ル は 不 可 逆 磁 *
 *界 近

傍 に お い て 磁 束 線 の 可 逆 運 動 に よ り 大 き な 影 響 を 受 け る の で、 そ の 効 果 を 考 慮 し た Campbell モ デ ル を

用 い て 理 論 解 析 を 行 い、 測 定 結 果 と 比 較 し て そ の 不 可 逆 性 の 原 因 に 対 し て 考 察 を 行 う。

2. 実 験   試 料 は FZ 法 に よ り 作 製 し た Bi-2212 単 結 晶 で、 低 圧 酸 素 下 で 熱 処 理 し ア ン ダー ドー プ 状 態 に し

て い る。 臨 界 温 度 Tc は 85.0 K で あ る。 試 料 の サ イ ズ は 4.83 x 1.65 x 0.062 mm3 で、 c 軸 は 試 料 の 広 い 面

に 垂 直 に 配 向 し て い る。 測 定 に は Campbell 法 を 用 い た。 ま ず 試 料 の c 軸 方 向 に 直 流 磁 界 を 加 え、 こ れ に

垂 直 に 35.0 Hz の 微 小 交 流 磁 界 を 重 畳 し た。 十 分 大 き な 交 流 磁 界 を 加 え、 直 流 磁 界 が 一 様 に 侵 入 し て *
 *か

ら 交 流 磁 界 に 対 す る 磁 束 の 出 入 り の み を 観 測 し た。 こ の 交 流 磁 束 と 交 流 磁 界 振 幅 b0 の 関 係 か ら 交 *
 *流 磁

界 の 侵 入 深 さ ~0 を 評 価 し、 磁 束 プ ロ ファ イ ル (b0 - ~0 曲 線) を 得 た。 ま た Campbell 法 に よ る 測 定 で は、

通 常 の 解 析 か ら 求 ま る 臨 界 電 流 密 度 Jc が 過 大 評 価 さ れ、 正 し い 遮 蔽 電 流 分 布 が 求 ま ら な い 可 能 性 *
 *が あ

る た め、 Campbell モ デ ル を 用 い た 解 析 に 必 要 な 正 確 な Jc を 求 め る た め に SQUID 磁 力 計 を 用 い て 直 流 磁

化 測 定 を 行っ た。

3. 結 果 及 び 検 討   図 1 に こ の 試 料 の 不 可 逆 磁 界 を 示 す。 不 可 逆 磁 界 は Jc = 1:0 x 106 A/m2 と な る 磁 界 で

定 義 し た。 図 1 よ り、 不 可 逆 磁 界 は 25 K 付 近 で 温 度 の 上 昇 と と も に 急 激 に 減 少 し て い る の が わ か る。

25 K, 20 mT に お け る 磁 束 プ ロ ファ イ ル の 実 験 結 果 と 理 論 結 果 を 図 2 に 示 す。 こ の 図 に お い て、 も し 表 面

不 可 逆 性 が あ れ ば 直 線 部 分 を ~0 が ゼ ロ に な る ま で 外 挿 し た と き に 正 の b0 の 切 片 が 残 る は ず で あ る *
 *が、

そ の よ う な 結 果 は 見 ら れ な い。 ま た、 SQUID 磁 力 計 か ら 得 ら れ た Jc と Campbell モ デ ル の 解 析 で 用 い た

Jc の 値 が 一 致 し な かっ た が、 定 性 的 に 一 致 し、 お お よ そ 説 明 さ れ る た め、 表 面 ピ ン ニ ン グ は 存 在 し *
 *な い

と 考 え ら れ る。 こ の 傾 向 は さ ら に 高 温 の 不 可 逆 曲 線 の 近 傍 で も 続 き、 今 回 の 試 料 で は 測 定 し た 範 *
 *囲 内 で

表 面 不 可 逆 性 は 観 測 さ れ な かっ た。 よっ て、 ア ン ダー ドー プ し た Bi-2212 超 伝 導 体 で は 不 可 逆 性 が バ ル ク

ピ ン ニ ン グ に よっ て も た ら さ れ て い る と 考 え ら れ る の で、 極 度 に 2 次 元 的 な 超 伝 導 体 で は GL 転 移 曲 *
 *線

よ り 下 に 融 解 転 移 曲 線 が 観 測 さ れ る 可 能 性 が 明 ら か に なっ た。



          図 1.    不 可 逆 磁 界                                     図 2.    25 K, 20 mT    に お け る 磁 束 プ ロ ファ イ ル
                                                                               の 実 験 結 果 (黒 丸) 及 び 理 論 結 果 (実 線)。

                                                                   A1.2