銅酸化物高温超伝導体の電子相図に着目した臨界電流密度制御因子の解明

以铜酸盐高温超导体电子相图阐明临界电流密度控制因素

基本信息

批准号：
21H01377
负责人：
石田茂之
金额：
$ 11.07万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

銅酸化物高温超伝導体Bi2.1Sr1.9CaCu2O8+δの単結晶試料をフローティング・ゾーン法で作製した。各試料のキャリアドープ量を制御するため、酸化/還元雰囲気でアニール処理を施した。超伝導臨界温度Tcと臨界電流密度Jcを磁化測定により評価した。当初、複数用意した試料を異なる条件でアニールし、そのJcを比較したところ、試料ごとにJcの値が大きくばらつき、Jcのドープ量依存性の抽出が困難であった。異なる試料では欠陥構造や化学組成比に若干の違いがあり、Jcに大きく影響したと考えらえる。そこで本研究では、より正確なJcのドープ量依存性の評価の試みとして、同一の試料に対して繰り返しアニールを施して磁化測定を行った。この方法により、Jcの値のばらつきは大きく改善し、Jcのドープ量依存性の信頼性がより向上した。これまでにもJcが過剰ドープ領域で増大することは知られていたが、本研究では不足ドープ領域においてもJcが増大し、2つのピークを示すことを初めて発見した。このように不足ドープ領域でJcが増大することは、超伝導と他の秩序相が共存・競合することによる新奇な磁束ピン止め機構の寄与、あるいは不足ドープ領域における超伝導パラメータの急激な変化を示唆している。いずれの場合も、これまで知られていなかった新奇なメカニズムであり、より詳細な物性評価・解析が必要である。また、輸送特性測定にも着手し、ドープ量依存性の評価を試みたが、Jcほどではないものの、試料ごとのデータのばらつきが大きい結果であった。Jcと同様に、同一試料に対してドープ量依存性の評価を行う必要があると考えられる。

通过浮动区法制备了氧化铜氧化铜高温超导体BI2.1SR1.9CACU2O8+δ的单晶样品。为了控制每个样品的载体掺杂量，在氧化/还原气氛中进行退火。通过磁化测量评估了超导临界温度TC和临界电流密度JC。最初，在不同条件下退火了多个样品，并比较了JC，JC值在样品之间差异很大，因此很难提取JC的掺杂量依赖性。不同样品的缺陷结构和化学组成比略有不同，并且认为它对JC产生了重大影响。因此，在这项研究中，作为试图更准确地评估JC掺杂量的依赖性，通过反复退火来测量磁化。该方法大大改善了JC的价值变化，并进一步提高了JC掺杂依赖性的可靠性。迄今为止，众所周知，JC在超过的区域中增加了，但是在这项研究中，首次发现JC在不足的区域中也增加了JC，显示了两个峰。在被压倒式区域中JC的这种增加表明，由于超导性和其他有序阶段之间的共存和竞争，新型磁通固定机制的贡献，或者在被失败的地区的超导性参数突然变化。在这两种情况下，这都是一种新型机制，直到现在才尚不清楚，需要更详细的物理性质评估和分析。我们还开始测量运输特性，并试图评估掺杂量的依赖性，但是尽管它不如JC高，但每个样品的数据变化都大。与JC相似，人们认为有必要评估对同一样品的掺杂量的依赖性。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Doping dependence of critical current density of Bi2212 single crystals

Bi2212单晶临界电流密度的掺杂依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Ishida;J. Kato;S. Nakagawa;M. Nakayama;D. Bader;H. Eisaki;T. Nishio;M. Tsujimoto;T. Kashiwagi;M. Eisterer
通讯作者：
M. Eisterer

Implications of the doping dependence of critical current density for the electronic phase diagram in Bi2.2Sr1.8CaCu2O8+δ single crystals

临界电流密度的掺杂依赖性对 Bi2.2Sr1.8CaCu2O8+δ 单晶电子相图的影响