Observation of individual vortices trapped along columnar defects in high-temperature superconductors

高温超伝導体中の円柱柱欠陥にそって捕らえられた個々の磁束量子の観察

外村 彰*; 葛西 裕人*; 上村 理*; 松田 強*; 原田 研*; 中山 有里*; 下山 淳*; 岸尾 光二*; 花栗 哲郎*; 北沢 宏一*; 笹瀬 雅人; 岡安 悟  

Tonomura, A.*; Hasai, H.*; Kamimura, O.*; Matsuda, T.*; Harada, K.*; Nakayama, Y.*; Shimoyama, J.*; Kishio, K.*; Hanaguri, T.*; Kitazawa, K.*; Sasase, Masato; Okayasu, Satoru

高温超伝導体中の磁束量子はわずかな力で動き出してしまうため超伝導が壊れてしまう。重イオンを照射して円柱状欠陥を導入すると、そこに磁束量子が捕まり高温高磁場まで超伝導を保持するようになる。このような状態の磁束量子を1MVのフィールドエミッション型ローレンツ顕微鏡を用いて直接観測をし、高温超伝導体中での磁束量子のふるまいを調べた。円柱状欠陥を試料C軸から傾けた配置で導入したところ、2種類の磁束量子が観察された。一つは試料に垂直に(C軸に平行)存在し、もう一つは導入した円柱状欠陥に沿って存在している。後者は非常に安定して存在しているが、驚くべきことに温度を下げて10K前後になると、この欠陥に沿っていた磁束量子も試料に垂直に存在するように変化することがわかった。

Direct observation microscopically elucidated the behaviour of vortices in Bi-2212 thin films. The isotropic pinning of vortices by columnar defects at low magnetic fields indirectly inferred by macroscopic magnetization measurements can be explained microscopically as follows; vortex lines are trapped along columns ate temperatures above 19K irrespective of the direction of the applied magnetic field; and at temperatures below 12K vortex lines always penetrate the film perpendicularly to the film plane owing to the increased background pinning compared to the columnar-defect pinning and also because of the demagnetization effect of thin film.