H - ç‰©è³ªãƒ»ææ–™ç ”ç©¶æ©Ÿæ§‹

HoBCO 薄 膜 線 材 の 低 温 高 磁 場 下 の 特 性 評 価
Characteristics of HoBCO coated conductors at low temperature and high magnetic field
住 友 電 気 工 業 ( 株 ) 種 子 田 賢 宏 、 母 倉 修 司 、 長 谷 川 勝 哉 、 上 山 宗 譜 、 加 藤 武 志
Takahiro Taneda, Shuji Hahakura, Katsuya Hasegawa, Munetsugu Ueyama, Takeshi Kato
Sumitomo Electric Industries, Ltd.
物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 竹 内 孝 夫
Takao Takeuchi
National Institute for Materials Science
Abstract:
Critical current was measured at 4.2 K and up to 30 T for HoBa 2 Cu 3 O y (HoBCO) coated conductor samples with various
critical current properties. The samples were fabricated by pulsed laser deposition method. High critical current of
2,083A/cm was observed even at 4.2 K and 30 T, which is promising for high magnetic field insert coil applications.
Magnetic field dependence of n-value was also evaluated.
Keywords: coated conductor, RE-123, HoBCO, pulsed laser deposition, high magnetic field, n-value
E-mail: taneda-takahiro@sei.co.jp
1. はじめに
超 電 導 マグネットや 超 電 導 ケーブル 等 の 電 力 機 器 用
途 への 適 用 を 目 指 して、フレキシブルで 長 尺 化 が 可 能
な 金 属 テープ 基 板 上 に HoBa 2 Cu 3 O y (HoBCO) 薄 膜 線
材 の 開 発 を 進 めている[1]。HoBCO 薄 膜 線 材 のマグネ
ット 応 用 に 関 しては、 高 磁 場 用 マグネットの 内 層 コイ
ルへの 適 用 が 有 望 視 されている[2]。マグネットの 設 計
には 低 温 、 高 磁 場 下 での 特 性 評 価 が 不 可 欠 であるため、
その 一 環 として 4.2 K で 最 大 30T の 磁 場 下 で 臨 界 電 流
I c 測 定 を 実 施 した。
2. 実 験 方 法
測 定 試 料 は、 金 属 テープ 基 板 上 にスパッタリング 法 、
レーザ 蒸 着 法 等 の 気 相 蒸 着 法 で 成 膜 した 配 向 中 間 層 上
にレーザ 蒸 着 法 により HoBCO 超 電 導 層 を 形 成 したも
のを 用 いた。 図 1に HoBCO 薄 膜 線 材 の 構 造 を 示 す。
Ag Layer
HoBCO Layer
Buffer Layer
Metal Substrate
kJ n (k は 定 数 )でフィッティングすることにより 閾 値 電
界 近 傍 での n 値 を 評 価 した。 測 定 温 度 は 4.2 K で、 磁
場 印 加 方 向 は 試 料 面 に 対 して 平 行 な 方 向 、すなわち、
HoBCO 結 晶 の c 軸 に 垂 直 な 方 向 とした。 作 製 した 線 材
サイズは、 幅 10 mm、 厚 さ 0.1 mm であるが、 低 温 、
高 磁 場 下 での I c 測 定 の 際 は、 大 電 流 が 流 れて 電 源 容 量
を 超 えるため 線 材 幅 方 向 にエッチング 加 工 を 施 した。
エッチング 後 の HoBCO 膜 の 幅 は、1.1~2.0 mm である。
Table 1 I c and J c of HoBCO coated conductors at 77 K
and 4.2 K.
I c (A/cm-w) J c (MA/cm 2 )
Sample 77K,
0T
4.2K,
30T
4.2K,
0T
77K,
0T
4.2K,
30T
4.2K,
0T
A 229 1783 - 1.76 13.7 -
B 220 2083 - 1.69 16.0 -
C 220 958 1293 1.69 7.37 9.95
D 210 1395 2438 1.62 10.7 18.8
E 121 386 518 0.930 2.97 3.99
F 111 961 1346 0.850 7.39 10.4
G 109 925 1250 0.840 7.12 9.62
H 96.9 673 942 0.750 5.18 7.25
I 92.5 163 233 0.66 5.8 8.3
Fig.1 Structure of HoBCO coated conductor.
低 温 、 高 磁 場 下 での I c 測 定 は、 物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 強
磁 場 研 究 センターのハイブリッドマグネットを 用 いた。
最 大 磁 場 は 30 T で、 最 大 磁 場 まで 励 磁 した 後 に 減 磁 し
ていく 過 程 で 四 端 子 法 により I c 測 定 ( 閾 値 電 界 1
μV/cm)を 行 った。 電 界 E- 電 流 密 度 J 曲 線 を 関 係 式 E =
3. 実 験 結 果 と 考 察
表 1に HoBCO 薄 膜 線 材 の 試 料 諸 元 と 77 K, 0 T およ
び 4.2 K で 0~30 T における 1 cm 幅 あたりの I c および
臨 界 電 流 密 度 J c の 測 定 結 果 を 示 す。 測 定 に 用 いた 試 料
は、 膜 厚 が 1.3~1.4 μm で、77 K, 0 T における I c がそ
れぞれ 93~229 A/cm 幅 の HoBCO 薄 膜 線 材 である。
- 81 -