Development of next-generation high-performance superconducting wires utilizing the defect control produced by ion irradiation

利用离子辐照产生的缺陷控制开发下一代高性能超导线材

• 批准号: 22H02020
• 负责人: 尾崎 壽紀
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02020/
• 关键词: 超伝導薄膜; イオン照射; 結晶欠陥; 臨界電流特性; ナノ構造; エネルギー機能材料

高効率エネルギー材料である超伝導体は超伝導転移温度Tc以下で電気抵抗がゼロになり、臨界電流密度Jcまで電気抵抗ゼロで電流を流すことができる。そのため、超伝導材料を用いたさまざまな応用機器によって低炭素社会実現が可能となる。超伝導材料を用いたこれらの応用機器の多くは、磁場中で超伝導を利用するため、磁場環境下でより多くの(ゼロ抵抗)電流を流さなくてはならない。そのためには、超伝導体内に侵入した量子化磁束線を超伝導体内の常伝導部分(析出物など)で「ピン止め」する必要がある。これまで、イオン照射による磁束ピン止め点の形成には、数百MeV以上の高エネルギー重イオン照射を用いた研究が数多く行われてきたが、近年、数MeV以下の比較的低いエネルギーでのイオン照射においても、磁場中超伝導特性を向上させるのに有効であることがわかってきた。しかしながら、系統的な実験が行われていない。超伝導材料の更なる特性向上のためには、イオン照射条件を系統的に変化させることで、照射条件によって形成される結晶欠陥や密度の違いが超伝導特性に及ぼす影響を明らかにする必要がある。そこで、本研究では、低エネルギーイオン照射によって形成されるナノ結晶欠陥と超伝導特性との関係を明らかにし、照射欠陥や応力歪の導入、また熱処理などによりナノ結晶欠陥制御を行うことで、次世代高特性超伝導薄膜を創製することを目的とする。2022年度は、低エネルギーイオン照射によるFeSe0.5Te0.5(FST)薄膜の超伝導特性の向上を目指して、照射条件の違いによって薄膜中に形成される照射欠陥が超伝導特性に及ぼす影響を調べた。具体的には、プロトンを190 keVで様々な照射量で照射することで、低エネルギープロトン照射と超伝導特性および形成される欠陥の関係を明らかにした。

超导体是一种高效能源材料，在超导转变温度Tc以下电阻为零，可以零电阻传导电流直至临界电流密度Jc。因此，通过使用超导材料的各种应用装置，将有可能实现低碳社会。这些使用超导材料的应用设备中许多都利用了磁场中的超导性，因此它们必须在磁场环境中通过大量电流（零电阻）。为了实现这一点，必须将进入超导体的量子化磁通线与超导体内的正常导电部分（例如沉淀物）“固定”。迄今为止，已经进行了许多使用数百MeV或更高的高能重离子照射来通过离子照射形成磁通钉扎点的研究，但近年来，已经进行了几MeV或更低的相对低能量的离子照射还发现辐照可有效改善磁场中的超导性能。但尚未进行系统实验。为了进一步提高超导材料的性能，有必要系统地改变离子照射条件，以明确根据照射条件和密度差异形成的晶体缺陷对超导性能的影响。因此，在本研究中，我们将阐明低能离子辐照形成的纳米晶体缺陷与超导性能之间的关系，并通过引入辐照缺陷、应力应变和热处理来控制纳米晶体缺陷，目的是创造下一代高能离子辐照超导材料。 -高性能超导薄膜。 2022年，我们将研究不同辐照条件下薄膜中形成的辐照缺陷对超导性能的影响，旨在通过低能离子辐照提高FeSe0.5Te0.5（FST）薄膜的超导性能。塔。具体来说，通过以不同剂量照射190 keV的质子，我们阐明了低能质子照射、超导特性和形成的缺陷之间的关系。

项目成果

FeSe0.5Te0.5超伝導薄膜への190keVプロトン照射効果

190keV质子辐照对FeSe0.5Te0.5超导薄膜的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 山下 朔;柏原 卓弥;掛谷 一弘;岡崎 宏之;越川 博;山本 春也;八巻 徹也;尾崎 壽紀
• 通讯作者: 尾崎 壽紀

酸素アニールがAuイオン照射GdBa2Cu3Oy線材の超伝導特性に与える影響

氧退火对Au离子辐照GdBa2Cu3Oy线材超导性能的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 尾崎 壽紀，岡崎 宏之，越川 博;山本 春也，八巻 徹也，末吉 哲郎，坂根 仁
• 通讯作者: 山本 春也，八巻 徹也，末吉 哲郎，坂根 仁

190keVプロトン照射が鉄カルコゲナイドFeSe0.5Te0.5薄膜の超伝導特性に与える影響

190keV质子辐照对铁硫族化物FeSe0.5Te0.5薄膜超导性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 山下 朔;柏原 卓弥;掛谷 一弘;岡崎 宏之;越川 博;山本 春也;八巻 徹也;尾崎 壽紀
• 通讯作者: 尾崎 壽紀