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

    Distribution  of  Shielding  Currents  in  Underdoped  Bi-2212  Single  Crystal
                                     九 工 大・ 情 報 工    O 山 浦 俊 介, 吉 見 太 佑, 松 下 照 男, 小 田 部 荘 司
                                     東 大・ 工 *           中 山 有 理 *, 下 山 淳 一 *, 岸 尾 光 二 *


                     Kyushu Inst. of Technology;  S. Yamaura, D. Yoshimi, T. Matsushita, E. S. Otabe
                     Univ. of Tokyo;  Y. Nakayama, J. Shimoyama, K. Kishio
                     yamaura@aquarius10.cse.kyutech.ac.jp


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 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 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 1) が、 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*
 *、 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 Campbell *
 *モ デ
ル 2) を 用 い て 理 論 解 析 を 行 う。

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。 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
求 め た。 ま た、 SQUID 磁 力 計 を 用 い て 磁 化 を 測 定 し、 臨 界 電 流 密 度 Jc を 求 め、 Jc が 1:0 x 106 A=m2    に 減
少 す る 磁 界 で 不 可 逆 磁 界 を 決 定 し た。

結 果 及 び 検 討   Fig. 1 に 試 料 の 不 可 逆 磁 界 を 示 す。 こ の 図 に お い て 30 K 以 下 に 温 度 を 下 げ る と 不 可 *
 *逆 磁 界
は 急 激 に 増 加 し て い る。 Fig. 2 に 25 K か つ こ の 温 度 に お け る 不 可 逆 磁 界 131mT よ り 十 分 に 小 さ い 20 mT
に お け る 磁 束 プ ロ ファ イ ル (交 流 磁 界 の 侵 入 深 さ ~0- 交 流 磁 界 振 幅 b0 ) と Campbell モ デ ル に よ る 理 論 結 *
 *果
を 示 す。 侵 入 深 さ ~0 は b0 が 0 の 極 限 に お い て あ る 一 定 値 (~00) を 取 る が、 b0 が 増 加 す る に つ れ て 線 形 *
 *に 増
加 し、 や が て 試 料 の 中 心 に 到 達 し て 一 定 値 と な る。 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 3) が、 そ の よ う な 結 果 は 観 測 さ れ ず、 実 験 *
 *値 と 理
論 値 が ほ ぼ 一 致 し 表 面 電 流 に よ る 遮 蔽 効 果 は 見 ら れ な かっ た。 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。 詳 細 に つ い て は *
 *当 日
発 表 す る。

  Fig. 1     Irreversibility line of underdoped Bi-2212                 Fig. 2     Flux profile at 25 K and 20 mT. The solid
             single crystal.                                                       line is a theoretical result of the Campbell
                                                                                   model.

【参 考 文 献】
1)  K. Kishio, J. Shimoyama, S. Watauchi and H. Ikuta, Proc. of 8th Int. Workshop on Critical Currents in
    Superconductors (World Scientific, Singapore), pp. 35-38, 1998


2)  A. M. Campbell, J. Phys. C, 4, pp. 3186-3198, 1971


3)  T. Matsushita, T. Honda, Y. Hasegawa and Y. Monju, J. Appl. Phys., 54, pp. 6526-6532, 1983