ナノ組織制御による磁束ピンニング点を導入した高温超伝導薄膜の創製

通过纳米结构控制引入磁通量钉扎点的高温超导薄膜的创建

基本信息

批准号：
06J06513
负责人：
三浦正志
金额：
$ 1.22万
依托单位：
International Superconductivity Technology Center Superconductivity Research Laboratory (2007)Nagoya University (2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

REBa_2Cu_3O_y(REBCO)超伝導線材を用いた技術は、地球温暖化緩和策の一つである省エネルギー技術として期待されている。REBCO線材の作製方法の一つにPulsed laser deposition(PLD)法がある。このPLD法を用いて作製したREBCO線材は300m以上の長さで高い臨界電流(I_c)を得ることに成功している。しかし、REBCO線材を電力応用するためには低コスト化が課題である。このためには、材料高収率化、高速成膜化、高臨界電流密度(J_c)化が必要である。そこで本研究では、Reel-to-Reel(RTR)システムPLD法を用いて、超伝導層の高速成膜化、高J_c化を目的としてGdBa_2Cu_3O_y(GdBCO)を超伝導材料として選択し、超伝導線材作製を行った。以下に本研究で得られた成果を示す。1.超伝導層の高速成膜化本研究では、RTRシステムPLD法を用いて、超伝導層の高速成膜化の一つの手法としてターゲット-基板間距離(d_<T-S>)を短くすることにより高速成膜化を行った。RTRシステムではプルームの外、内、外といったように組成、成膜速度の異なる場所を移動しながら非定常で超伝導層を成膜する。さらにd_<T-S>を短くすることによりプルーム(プラズマ状態)内での形成となり、さらにプルーム内外での成膜速度が異なる。そこで本研究では、GdBCO超伝導層の成長から過飽和度を見積もり、それを元にRTRシステムにおける移動速度を制御することで、成膜速度を定常に感じるように制御を行った。その結果、1m長1cm幅の線材において従来の成膜速度に比べ3倍の高速化に成功した。2.超伝導層の高臨界電流密度(J_c)化RTRシステムではプルームの外、内、外といったように組成の異なる場所を移動しながら非定常で超伝導層を成膜する。このことによりRTRシステムでの組成制御が課題となっていた。そこで本研究では、RTRシステムにおける組成を計算、予測し、用いるGdBCOターゲットの組成を制御した。このことにより、1m長1cm幅の線材においてJ_cは従来の1.8倍の2.6MA/cm^2を得ることに成功した。

使用REBa_2Cu_3O_y（REBCO）超导线材的技术有望成为一种节能技术，是缓解全球变暖的措施之一。制造 REBCO 线材的方法之一是脉冲激光沉积 (PLD) 方法。使用这种 PLD 方法制造的 REBCO 线已成功地在 300 m 或更长的长度上获得高临界电流 (I_c)。然而，为了将REBCO线应用于电力，降低成本是一个问题。为此，需要提高材料成品率、高速成膜和高临界电流密度（J_c）。因此，本研究采用Reel-to-Reel（RTR）系统PLD方法选择GdBa_2Cu_3O_y（GdBCO）作为超导材料，旨在加速超导层的形成并提高J_c进行制备。本研究获得的结果如下所示。 1.超导层的高速沉积在本研究中，我们采用RTR系统PLD方法缩短靶材-基底距离（d_<T-S>）作为超导层高速沉积的方法，实现了高速沉积。成膜。在RTR系统中，超导层在具有不同成分和沉积速率的位置（例如羽流的外部、内部和外部）之间移动时不稳定地沉积。另外，通过缩短d_<T-S>，在羽流内部(等离子体状态)成膜，羽流内部和外部的成膜速度不同。因此，在本研究中，我们通过GdBCO超导层的生长来估计过饱和程度，并据此控制RTR系统中的移动速度，从而使沉积速率感觉稳定。结果，对于 1 m 长、1 cm 宽的金属线，我们成功地将薄膜沉积速度提高到传统方法的三倍。 2. 超导层的高临界电流密度（J_c）在RTR系统中，超导层在羽流外部、内部和外部等不同成分的位置之间移动时，会不稳定地沉积。这给 RTR 系统中的成分控制带来了挑战。因此，在本研究中，我们计算并预测了RTR系统中的成分，并控制了所使用的GdBCO靶的成分。结果，对于1m长、1cm宽的电线，我们成功获得了2.6MA/cm^2的J_c，这是传统值的1.8倍。