超重力場処理した傾斜材料超伝導体の磁束量子状態

Vortex state in gradient composite superconductor prepared in mega-gravity field

岡安 悟  ; 小野 正雄  ; 西尾 太一郎*; 井口 裕介*; 真下 茂

Okayasu, Satoru; Ono, Masao; Nishio, Taichiro*; Iguchi, Yusuke*; Mashimo, Tsutomu

重力場換算で地上重力の100万倍の遠心加速度場を発生できる装置(超重力場発生装置)を用いてBi-Pb合金(モル比3:7)を130Cで100時間遠心処理し、組成が重力場方向に傾斜した材料を作製した。重力場下では原子一つ一つに遠心力がかかっている状態であるが、異種原子ではその大きさが異なるため、異種原子のポテンシャルエネルギーに差が生じる。100万Gレベルの重力場では、その差が熱エネルギーに匹敵する大きさとなるので原子の沈降が起こる。遠心処理後の試料は光学観察では4層に分かれており、EPMAによる組成分析によると重力場が大きい領域から順に(1)Pbリッチで組成比はほぼ一定,(2)Pbが減少しBiが増加、組成は傾斜,(3)PbとBiがほぼ同程度、組成は傾斜,(4)Biの析出層、に分類される。またそれぞれの層の境界で組成の変化が大きいことがわかる。この試料の超伝導状態を調べるため走査型SQUID顕微鏡で磁束量子の観察を行った(4K, FC10T)。すると(2)の領域では磁束量子が存在せず、第1種超伝導体のように振る舞うことがわかった。こうした違いは磁束量子のピン止め力や超伝導凝集エネルギーが組成ごとに異なるために生じていると考えられる。

We prepared a gradient composite superconductor alloy BiPb under mega-gravity field at 130 C for 100 hours. The prepared sample is separated into four parts along the gravity field direction, A) a Pb-rich phase with a almost constant molar proportion between Bi and Pb (3:7), B) a gradient composite mole ratio phase (the average mole ratio near by Bi:Pb=4:6), C) another gradient composite mole ratio phase with a different crystal structure to B), D) a bismuth-precipitated phase. We investigated the vortex state of this gradient superconducting sample with a scanning SQUID microscope. It is strange that no vortex can be found in the B)-phase, and the B)-phase act as a type-I superconductor. The differences among the superconducting phases can be explained by these of the pinning energies or by these of the superconducting condensation energies at individual phases.