Angular dependence of critical current density and -values in BaZrO/YBaCuO quasi-multilayered films with columnar defects

柱状欠陥を導入したBaZrO/YBaCuO擬似多層膜における臨界電流密度とn値の磁場角度依存性

末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人   

Sueyoshi, Tetsuro*; Kotaki, Tetsuya*; Fujiyoshi, Takanori*; Mitsugi, Fumiaki*; Ikegami, Tomoaki*; Ishikawa, Norito

YBaCuO酸化物超伝導体の電力ケーブル等への応用のためには、高磁場,高温環境でも臨界電流密度が高いことが要求される。そのためには、磁束をピン止めする強いピニングセンターを導入すること、さらに磁束が容易に移動できるダブルキンク機構を抑制するために点状不純物と(磁束と平行な)柱状不純物を適切に導入する必要がある。本研究では、点状欠陥を3次元的に分散させるためにBaZrOナノ粒子を含んだYBaCuO多層膜を作成した。さらに、イオン照射によって強いピン止め中心である柱状欠陥を導入し、最終的に点状不純物と柱状欠陥が混在するハイブリッドピニングセンターを実現した。この試料の評価の結果、BaZrOナノ粒子の寸法が大きい方が臨界電流密度が高くなること、イオン照射により形成された柱状欠陥がBaZrOナノ粒子を上回るピン止め効果を示したこと、膜作成条件によっては照射後試料で高磁場(3Tesla),高温(77.3K)においても高いピン止め効果が働くことを実験的に示した。

BaZrO/YBaCuOy quasi-multilayered films, in which the size and the spatial distribution of BaZrO nano-particles were controlled, were irradiated using 200 MeV Xe ions along the c-axis direction. Whenthe BaZrO nano-particles were larger in size, the flux lines not captured by CDs, such as interstitial fluxlines between CDs and double kinks of flux lines, can be pinned more effectively by the BaZrO nano-particles, so that the Jc enhances for high magnetic fields and high temperature. In addition, the inverse correlation between Jc and n-value appears at high temperature in increasing magnetic field for the film with correlated rows of the nano-particles which might be curved off the c-axis. These suggest that the hybrid flux pinning depends not only on the combination of one-dimensional (1D) and three-dimensional pinning centers (3D-PCs) but also on the size and the spatial distribution of the 3D-PCs.