溶 融 法 Sm-123 超 伝 導 体 の 不 可 逆 特 性

                            Irreversible  Characteristic  of  Superconducting

                                                Melt  Processed  Sm-123

                                     九 工 大・ 情 報 工 *、 九 大・ シ ス 情 **     O 小 田 部 荘 司 *, 松 下 照 男 *;**
                                     Kyushu Institute of Technology;  E. S. Otabe, T. Matsushita
                                     otabe@cse.kyutech.ac.jp



は じ め に   溶 融 法 で 作 製 さ れ た Sm-123 超 伝 導 体 は Y-123 に 比 べ て 臨 界 温 度 が 高 く、 数 テ ス ラ 領 域 に 臨 界
電 流 密 度 Jc の ピー ク が 見 ら れ る こ と が 多 い こ と か ら、 Y-123 に 換 わっ て 用 い ら れ る こ と が 期 待 さ れ て *
 *い
る。 最 近 で は 数 セ ン チ 径 の バ ル ク 材 に お い て 数 テ ス ラ の 補 足 磁 界 を 得 る こ と も で き る よ う に な り *
 *注 目 さ
れ て い る。 応 用 の 面 か ら は 不 可 逆 特 性 を 知 る こ と が 重 要 で あ る。 本 研 究 で は 溶 融 法 で 作 製 さ れ た Sm*
 *-123
バ ル ク 超 伝 導 体 の ピ ン ポ テ ン シャ ル と E-J 特 性 を 磁 化 緩 和 よ り 評 価 し、 磁 束 ク リー プ 理 論 で 説 明 す *
 *る こ
と を 試 み た。

実 験 及 び 検 討   試 料 は 減 圧 酸 素 制 御 下 に お い て 溶 融 法 で 作 ら れ た Sm-123 バ ル ク 超 伝 導 体 で あ る。 仕 込
み 組 成 で は 123 相 と 211 相 の 比 は 3:1 で あ り、 割 れ の 防 止 の た め に 20 wt% の Ag を 添 加 し て い る。 試 料 は
1.09 mm x 2.01 mm x 2.56 mm の 大 き さ に 切 り 出 さ れ て お り、 c 軸 は 試 料 の 長 軸 に 沿っ て 配 向 し て い る。
直 流 帯 磁 率 よ り 求 め た 臨 界 温 度 は 94 K で あっ た。 全 て の 測 定 は SQUID を 用 い て 行っ た。 そ の 際 磁 界 は c
軸 に 沿っ て 印 加 し た。
    磁 化 履 歴 よ り 求 め ら れ た 臨 界 電 流 密 度 Jc は 広 い 温 度 範 囲 で ピー ク 効 果 を 示 し た。 Fig. 1 に 磁 化 緩 *
 *和 か
ら 求 め ら れ た 見 か け の ピ ン ポ テ ン シャ ル U0*を、 ま た Fig 2 に は 同 じ く 磁 化 緩 和 か ら 求 め ら れ た E-J 特 性
を 示 す。 U0*は 77.3 K で は Jc が 通 常 の 磁 界 依 存 性 か ら は ず れ 始 め る 0.5 T 付 近 か ら 増 加 し 始 め、 Jc が 最 小
を 示 す 1 T 付 近 で 最 大 を 示 し て い る。 な お Jc は 2.8 T で ピー ク を 示 し て い る。
    U0*お よ び E-J 特 性 は 磁 束 ク リー プ 理 論 に よ り 説 明 す る こ と が で き る。 こ の モ デ ル で は ピ ン ポ テ ン *
 *シャ
ル U0 は 磁 束 ク リー プ が 無 い と し た 仮 想 的 な 臨 界 電 流 密 度 Jc0 に よっ て 表 さ れ る。 こ こ で Jc0 を 表 す パ ラ
メー タ は 磁 束 ク リー プ の 影 響 の 少 な い 低 温、 低 磁 界 に お け る 実 験 結 果 よ り 決 定 す る こ と に し た。 し *
 *た がっ
て 理 論 計 算 は 低 磁 界 の み に 使 え、 ま た Jc0 そ の も の に は ピー ク 効 果 の 影 響 は 考 慮 し て い な い の で、 77*
 *.3 K
に お い て は 0.5 T 以 下 で 理 論 結 果 が 有 効 と 考 え ら れ る。 し か し こ こ で は 高 磁 界 ま で 計 算 を 行 う こ と *
 *と し
た。 理 論 結 果 は 図 の 中 の 実 線 で 示 さ れ て い る。 0.5 T 以 下 の 領 域 で は 測 定 さ れ た U0*は 磁 界 依 存 性 が *
 *理 論
よ り も 小 さ い。 一 方 で 同 じ 磁 界 領 域 で E-J 特 性 は 理 論 と 実 験 値 が 一 致 し て い る。
    Jc の ピー ク 効 果 は Tc の 低 い 置 換 相 が 近 接 効 果 の 下 で 反 発 的 な 運 動 エ ネ ル ギー 相 互 作 用 を す る た *
 *め と
考 え ら れ て い る 1)。 一 方 で 通 常 の 引 力 的 な 凝 縮 エ ネ ル ギー 相 互 作 用 は 高 磁 界 ま で 生 き 残っ て い る と *
 *期 待
さ れ る。 な ぜ な ら 高 磁 界 で は 近 接 効 果 は 減 少 し 置 換 相 は あ ま り 働 か な く な る と 考 え ら れ る か ら で *
 *あ る。
Fig. 2 で は E-J 特 性 は 高 磁 界 領 域 で 理 論 と 実 験 値 が 一 致 し 始 め て い る こ と が わ か る。 こ の 結 果 は 上 *
 *述 の
仮 定 を 支 持 す る も の と 考 え ら れ る。 一 方、 高 磁 界 で U0*の 理 論 値 が 実 験 値 と 一 致 し て い な い が こ の *
 *理 由 に
つ い て は 当 日 報 告 す る。

謝 辞: 試 料 を 提 供 し て 下 さっ た 新 日 本 製 鐵 の 森 田 充 氏 に 感 謝 い た し ま す。

  Fig. 1     Magnetic field dependence of apparent pin-                 Fig. 2     Electric field vs current density at 77.3 K
             ning potential at 77.3 K.                                             at various magnetic fields.

参 考 文 献: 1) T. Matsushita and E. S. Otabe, to be publish in Physica C (Proceedings of US-Japan Workshop,
Yamanashi, Oct. 13-15, 1999)