重イオンビーム特有の材料設計による高機能高温超伝導薄膜の創製

使用重离子束专用材料设计创建高性能高温超导薄膜

基本信息

批准号：
22K04207
负责人：
末吉哲郎
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu Sangyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04207/
关键词：
高温超伝導体臨界電流密度磁束ピンニングイオン照射

项目摘要

本研究課題の目的は，高温超伝導体に対して試料作製過程と独立に照射欠陥の形状と密度を制御して臨界電流密度Jc特性への正味の影響を評価できる重イオンビーム固有の材料設計を利用して，c軸，ab面方向の磁場で異なる構造の量子化磁束に特化したピン止めを実現するピン止め構造の構築を図り，全磁場方向で現行のJc値の頭打ち（ex. 3 MA/cm2 @ 1 T）を解消する材料設計指針を示すことである．令和4年度では，高温超伝導薄膜のc軸方向の磁場でのピン止め点導入によるJc増加の頭打ちの要因を探るために，電子的阻止能の異なる重イオンビームを用いてイオンパスに沿った長さの異なる線状欠陥を導入することで，Jcを最大にするピン止め点の体積分率に対するピン止め点の形状の影響について調べた．ピン止め体積が大きく高いピン止め力を期待できる長い線状欠陥より，高密度の導入でもJcを増加できるピン止め体積の小さい短い形状の照射欠陥の方が，最大となるJc値が特に低温領域において大きい値を示すことが明らかになった．また，このJcが最大となる照射欠陥の体積分率を比較すると，照射欠陥の形状にほぼ依らず，約10vol.%になることがTEM観察から示唆された．以上の結果は，ピン止め点導入によるJcの増加を制限している要因は，ピン止め点の形状に寄らずに導入されたピン止め点のトータルの体積であることと，ただしJcの最大値は小さな形状のピン止め点を高密度に導入することが鍵であることを示唆しており，高温超伝導材料における現在のピン止め点導入によるJcの増加の頭打ちを解消する糸口になる可能性がある．

该研究项目的目的是设计特定于重离子束的材料，该材料可以独立于高温超导体的样品制备过程来控制辐照缺陷的形状和密度，并评估对临界电流密度 Jc 特性的净影响。为此，我们的目标是构建一种钉扎结构，在c轴和ab面方向的磁场中实现不同结构的量子化磁通的钉扎，并在所有磁场方向上达到电流Jc值的峰值（例如 3 MA/cm2 @ 1目的是提出消除 T) 的材料设计指南。 2020财年，为了探究高温超导薄膜c轴方向磁场中引入钉扎点导致Jc增加趋于稳定的原因，我们使用了不同强度的重离子束。通过引入不同长度的线性缺陷，我们研究了钉扎点的形状对最大化 Jc 的钉扎点体积分数的影响。具有小钉扎体积的短形辐照缺陷，即使在高密度引入的情况下也能提高 Jc，优于具有大钉扎体积和高钉扎力的长线缺陷，其最大 Jc 值特别是在低温区域很明显，价值很大。此外，当比较Jc最大时的辐照缺陷的体积分数时，TEM观察表明它约为10vol.%，几乎与辐照缺陷的形状无关。上述结果表明，限制由于引入钉扎点而导致的 Jc 增加的因素是引入的钉扎点的总体积，无论钉扎点的形状如何，然而，Jc 的最大值研究表明，关键是要以高密度引入小形状的钉扎点，这可能是解决目前在高温超导材料中引入钉扎点所造成的 Jc 增加平台的线索。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ハイエントロピー合金 (TaNb)0.7(ZrHfTi)0.3の磁場中超伝導特性

高熵合金(TaNb)0.7(ZrHfTi)0.3在磁场中的超导性能

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
川崎佑太;西嵜照和;末吉哲郎;北川二郎;石津直樹;加藤勝;野島勉;淡路智;佐々木孝彦
通讯作者：
佐々木孝彦

Effect of Defect Morphology on Flux Pinning Properties in Heavy Ion Irradiated REBCO Films

缺陷形态对重离子辐照 REBCO 薄膜中通量钉扎性能的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tetsuro Sueyoshi; Satoshi Semboshi; Toshinori Ozaki; Hitoshi Sakane; Terukazu Nishizaki; Norito Ishikawa
通讯作者：
Norito Ishikawa

高温超伝導薄膜中の形状の異なる柱状欠陥のピン止め特性

高温超导薄膜中不同形状柱状缺陷的钉扎特性