Bi-2212 薄膜における不可逆磁界

                    Irreversibility Field in Bi-2212 Thin Films

                       九工大・情報工O 山浦俊介, 小田部荘司, 松下照男
                       東工大 *      内山哲治 *


             Kyushu Inst. of Technology; S. Yamaura, E. S. Otabe, T. Matsushita
             Tokyo Inst. of Technology; T. Uchiyama
             yamaura@aquarius10.cse.kyutech.ac.jp


は じ め に  不 可 逆 磁 界 は 磁 束 ピ ン ニ ン グ 力 と 超 伝 導 体 の 次 元 *
 *性 に 依 存 す る こ と が 知 ら れ て い る。 ま た、
Bi-2223 超伝導体において薄膜の磁束ピンニング力がテープ線材のものよりも大きいに*
 *も関わらず薄膜の
不可逆磁界はテープ線材より低いということが報告されている 1)。これは磁束クリー*
 *プ理論によって説明
さ れ る よ う に 薄 膜 で は 磁 束 バ ン ド ル サ イ ズ が 膜 厚 で 制 限 さ *
 *れ る こ と を 示 す と と も に、 2 次 元 的 な 超 伝 導
体 で さ え も 磁 束 線 が 長 さ 方 向 に 強 く 結 合 し て い る こ と を 示 *
 *し て い る。 そ し て、 磁 束 線 の 縦 方 向 弾 性 相 関
距離が CuO2層間距離よりとても長いことと矛盾しない 2, 3)。この推測はパンケーキ*
 *磁束モデル 4)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により作製した 2 つの Bi-2212 薄膜である。*
 *薄膜は 400 mTorr の酸
素ガス圧中で MgO 基板上に作製している。それぞれの厚さは約 200 nm(Sample1) と約 *
 *100 nm(Sample2) で
あ る。 Tcは そ れ ぞ れ 72 K、 60 K で あ り、 c 軸 は 試 料 の 広 い 面 に *
 *垂 直 に 配 向 し て い る。 c 軸 に 平 行 に 磁 界
を印加したときの直流磁化は SQUID 磁力計を用いて測定した。臨界電流密度は磁化の*
 *ヒステリシスから
評価し、不可逆磁界は Jcが 1:0 x 106A=m 2に減少した磁界で決定した。

結果及び検討  Fig .1 に Sample1 の臨界電流密度を示す。臨界電流密度は磁界の増加*
 *とともに単調に減少
しており、ピーク効果は観測されなかった。 Sample2 の臨界電流密度は Sample1 と同*
 *様に減少しており、
Sample1 よ り 低 い 値 と なっ た。 Fig .2 に Sample1 と Sample2 に お け る *
 *不 可 逆 磁 界 の 温 度 依 存 性 を 示 す。 温
度 は 2 つ の 試 料 間 の 臨 界 温 度 が 異 な る た め 臨 界 温 度 で 規 格 *
 *化 し て い る。 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。この結果は Fig. 2 に示す。不可逆磁界は Tape1 が最も高く、その他*
 *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 モ デ ル に よ る 予 想 に 一 致 す
る。 ま た、 そ れ ぞ れ の 試 料 の 不 可 逆 磁 界 の 厚 さ 依 存 性 を 数 値 *
 *解 析 し た。 不 可 逆 磁 界 は 通 常 超 伝 導 体 の 厚
さ d の 増 加 と と も に 増 加 し、 d が 縦 方 向 磁 束 バ ン ド ル サ イ ズ L*
 * よ り 大 き く な る と 飽 和 す る。 こ れ は パ ン
ケーキ磁束モデルの予想と矛盾する。すなわち、磁束線は最も 2 次元的な Bi-2212 超*
 *伝導体においてさえ
も長さ方向に強く結合していると考えられる。


 Fig. 1 Critical current density vs magnetic fieldFig.T2emperature dependence o*
 *f irreversibility
        for Sample1.                                field.

【参考文献】
1) N. Ihara, T. Matsushita Physica C 257 (1996) 223.
2) M. Kiuchi, H. Yamato, T. Matsushita Physica C 269 (1996) 242.
3) T. Matsushita, M. Kiuchi, H. Yamato, T. Hirano, N. Koshizuka Physica C 277 (*
 *1997) 185.
4) J. R. Clem Phys Rev B 43 (1991) 7837.