Y-123 超伝導体のピーク効果と磁束ピンニング機構 Peak Effect and Flux Pinning Mechanism in Y-123 Superconductor 九工大・情報工, 九大・シス情O*吉見 太佑, 右田 稔, 小田部 荘* *司, 松下 照男 * Kyushu Institute of Technology; D. Yoshimi, M. Migita, E. S.* * Otabe, T. Matsushita yoshimi@aquarius10.cse.kyutech.ac.jp は じ め に 酸 化 物 超 伝 導 体 に お い て0臨1界 電 流 密 度の不可逆磁界 Bi* *の実験結果と磁束クリープ・フ がある温度 . 磁界領域でピークを持つということがロー モ デ ル に よ る 理 論 結 * *果 と の 比 較 を 示 す。 こ れ 報 告 さ れ て お り、 溶 融 法 に よ り 作 製 さ れ た Y-123より、試料 00、 01* * ともほぼ不可逆磁界が理論結果 バ ル ク 超 伝 導 体 も 中 磁 界 で ブ ロー ド な ピー ク を 持と一致している* *ことがわかる。図 1、 2 の理論結果 つことが知られている。現在 Y-123 超伝導体のピーと の 比 較 よ り、 低、 高 磁 * *界 領 域 に お い て は 211 相 ク効果は酸素欠損などの低 Tc相により起こることのみがピンニングに関与しており、* *不可逆磁界は が明らかにされてきたが、そのメカニズムについ 211 相によって決められると考えら* *れる。 て は、 磁 界 誘 起 型 の 引 力 的 な ピ ン ニ ン グ と、 近 接 効果の下での運動エネルギー相互作用による反発 謝 辞 試 料 を 提 供 し て 下 さ* *っ た 新 日 本 製 鐵 の 森 田 的なピンニングの立場からさまざまな議論がされ 充氏に感謝いたします。 て い る。 今 回 は 溶 融 法 Y-123 で 観 測 さ れ る ピー ク参考文献: 1) D. Etr* *as, D. R. Nelson, Physica C, 272 効果の機構を明らかにするために製作条件の異な (1996) 79. る 4 つ の 試 料 を 作 製 し、 磁 化 測 定 か ら 臨 界 電 流 密 度 を 評 価 し た。 ま た 測 定 の 結 果 は 磁 束 ク リー プ・ フローモデルによる理論結果と比較検討する。 実 験 試 料 は 溶 融 法 Y-123 超 伝 導 体 で あ り、 試 料 の製作条件は 211 相も白金も添加しないもの (試料 00)、 211 相 の み 25 wt% 添 加 し た も の (試 料 01)、 白 金 の み 添 加 し た も の (試 料 10)、 お よ び 211 相 を 25 wt% と 白 金 の 両 方 を 添 加 し た も の (試 料 11) で あ る。 211 相 は 磁 界 誘 起 型 と 同 じ 凝 縮 エ ネ ル ギー 相互作用をするので、低 Tc相のピンニングを調べ る 目 的 で 添 加 す る も の で あ り、 白 金 添 加 は 211 相 を 微 細 分 散 さ せ て、 211 相 に よ る ピ ン ニ ン グ を 強 く す る た め で あ る。 サ イ ズ は 4 つ と も 3.14 x 2.09 x 0.82 mm3程度であり、 c 軸は試料の長手方向に 配向している。臨界温度 Tcはすべて 90 K~91 K 程 度であった。 SQUID 磁力計を用いて c 軸方向の磁 化を測定した。 Fig. 1Magnetic field dependence o* *f critical cur- 結 果 お よ び 検 討 図 1 は 77.3 K で 得 ら れ た 磁r化eのnt density at 77.3 * *K in each specimen. ヒステリシスから評価した臨界電流密度 Jcの磁界 依存性を示す。一般にピーク効果は 40 K 程度から 現 れ、 211 相 に よ り 試 料 の ピ ン ニ ン グ が 強 く な る に 従っ て 小 さ く なっ て い る。 ま た、 試 料 00、 01 を 比 較 す る と、 211 相 の 添 加 に よ り、 低、 高 磁 界 で は臨界電流密度は大きくなるが、中磁界では小さ く なっ て い る こ と が わ か る。 こ れ は 中 磁 界 領 域 で は 211 相 に よ る 引 力 的 な ピ ン ニ ン グ と 近 接 効 果 の 下での低 Tc相の運動エネルギー相互作用による反 発的なピンニングの間の干渉が起こっているもの と考えられる。なぜなら、低 Tc相のピンニングが 同様に引力的であるなら、中磁界領域でも臨界電 流密度が上がらなければならないからである。運 動エネルギー相互作用の要素的ピン力は磁界の増 加 と と も に 単 調 に 減 少 す る こ と か ら、 ピー ク 効 果 は disorder 転 移 1)の よ う な 磁 束 線 系 の 相 転 移 に 起 因 し て い る と 考 え ら れ る。 ま た、 図 1 の 実 線 は 試 料 00、 01 において 211 相によるピンニングを仮定 し た と き の 磁 束 ク リー プ・ フ ロー モ デFルiにgよ.る2理Irreversibility l* *ines of specimens 00 and 01. 論 結 果 で、 こ れ よ り 低、 高 磁 界 領 域 で は ほ ぼ 実 験 値 と 一 致 し て い る こ と が わ か る。 図 2 に 試 料 00、