I 0 001×)002 OCBYI(/ 002 OCBYoitar ytisnetni I+500 OCBY図7に、Cold wall法と表面レーザー加熱法で作製したYBCO薄膜のa軸配向粒混在率のSiCヒーター温度依存性を示す。縦軸はa軸配向粒混在率を示しており、小さいほどc軸配向薄膜が得られ、理想的であることを示している。Cold wall法では、950 ℃以下のSiCヒーター温度にてa軸配向粒が発生した。a軸配向粒は、YBCOの成長温度が低くなり過飽和度が増加した場合に生じるため、950 ℃より低い温度ではYBCO薄膜がc軸配向しないことを示している。一方、表面レーザー加熱法で作製した薄膜は、750 ℃以下のSiCヒーター温度にてa軸配向粒が発生した。この結果から、表面レーザー加熱法では、より低いSiCヒーター温度でもc軸配向したYBCO薄膜が得られることが明らかになった。その温度の差は200 ℃程度であるため、加熱レーザーによる温度上昇は200 ℃程度であると考えられる。 kaepDRX表2. 磁場中超伝導特性の測定条件。 65, 70, 77 K 温度 磁場 磁場方向 電流 薄膜に垂直 0-15 T 0-20 A 図5. 成膜時の温度プロファイル。 2．2 超伝導特性測定方法 超伝導特性を示す指標としてゼロ抵抗を保てる最大電流である臨界電流Icの評価が重要である。臨界電流特性は、名古屋大学にて液体窒素中臨界電流試験と、東北大学金属材料研究所附属強磁場超伝導材料研究センターにおいて磁場中臨界電流測定を行った。図6に、名古屋大学にて実施した液体窒素中簡易臨界電流測定に用いた装置の模式図を示す。試料を測定装置に固定し、電流源としてADCMTの直流電圧・電流源／モニタ6246、電圧計としてKeithleyのナノボルトメーター2182Aを用いた。超伝導体は、臨界電流を示す状態でもnΩ級の非常に低い抵抗であるため、接触抵抗や導線抵抗を無視できる直流４端子法を用いた。表2に、東北大学にて実施した磁場中超伝導特性の測定条件を示す。温度65 K-77 K、磁場0-15 Tにおいて直流四端子法を用いて評価した。作製した薄膜は、パルスレーザーを用いて幅100 µm、長さ1 mmのブリッジ形状に加工し通電した。臨界電流を決める基準として、電場1 µV/cmを用いた。 図6. 液体窒素中簡易臨界電流測定装置の模式図。 市販されているREBCO薄膜は膜厚2-3 µmであるのに対し、本研究では膜厚8 µmまで成膜を試みた。Cold wall法と表面レーザー加熱法を比較するため、SiCヒーター温図7. YBCO薄膜のa軸配向粒混在率のSiCヒーター温度依存性。 Cold wall法 表面レーザー加熱法３．実験結果 3．1 YBCO薄膜の結晶配向性 YBCO薄膜は、高い臨界電流特性を示すには薄膜の垂直方向にc軸に配向し、面内方向にaまたはb軸に配向する、2軸配向する必要がある。成膜時の過飽和度が高いとa軸配向粒が生成するため、X線回折法によりどちらの軸方向に多く配向しているか調べた。以下では、従来方法であるCold wall法と、新規に開発した表面レーザー加熱法で作製したYBCO薄膜のa軸配向粒混在率について議論する。 100806040207001000Temperature of SiC heater [ºC]8009001100− 278 −
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