[論文レビュー] Perspectives of superconducting MgB2 for microwave applications

Matthias Hein|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2002

Superconductivity in MgB2 and Alloys参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、マイクロ波応用におけるMgB2の可能性を、温度、周波数、出力電力に依存する表面抵抗の分析を通じて評価し、古典的超伝導体（Nb3Sn）およびカップレート超伝導体（YBa2Cu3O7-x）と比較して、好ましい結果を得ている。未熟なプロセス技術にもかかわらず、MgB2は高性能な受動的マイクロ波デバイスに極めて有望であると判明し、今後の発展に向けた重要な材料的要件が特定された。

ABSTRACT

We discuss the temperature, frequency, and power-dependent surface resistance of the boride superconductor MgB2 in relation to possible applications for passive microwave devices. The data available in the literature are compared with results for polycrystalline Nb3Sn and epitaxial YBa2Cu3O7-x, which are representative of the classical and cuprate superconductors. MgB2 displays all specific features that make superconductors attractive for high-performance devices, even though the fabrication technology is not yet mature. We attempt to identify promising areas of applications, as well as material requirements, which could further promote the attractiveness of the new superconductor in this field.

研究の動機と目的

• Nb3SnおよびYBCOなどの既存の超伝導体と比較して、MgB2のマイクロ波性能を評価すること。
• 受動的マイクロ波応用を想定し、MgB2の表面抵抗が温度、周波数、入力電力にどのように依存するかを分析すること。
• MgB2のマイクロ波デバイス技術における魅力を高める要因となる材料要件を同定すること。
• 次世代超伝導体としてのMgB2が高性能マイクロ波システムに実現可能かどうかを評価すること。

提案手法

• 多結晶Nb3Snおよびエpitaxial YBa2Cu3O7-xの文献値と比較して、MgB2の表面抵抗に関する実験データを分析する。
• MgB2の表面抵抗を温度、周波数、入力電力の関数として分析する。
• 標準的な超伝導マイクロ波特性評価技術を用いて、材料の性能を評価する。
• 既存の超伝導体と比較して、相対的な利点と制限を評価する。
• MgB2の表面抵抗に影響を与える微細構造的要因およびプロセス要因を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MgB2の表面抵抗は、マイクロ波領域において温度、周波数、入力電力にどのように変化するか？
• RQ2 MgB2はマイクロ波応用において、古典的超伝導体およびカップレート超伝導体に比べて、どのような主な性能的利点を有するか？
• RQ3 MgB2のマイクロ波性能に最も顕著に影響を与える材料特性およびプロセスパラメータは何か？
• RQ4 高性能マイクロ波デバイスに実用化可能とするために、MgB2が満たすべき具体的な材料的要件は何か？

主な発見

• MgB2は広範な温度範囲、周波数範囲、および出力レベルにおいて低表面抵抗を示しており、マイクロ波応用への強い可能性を示している。
• 同様の条件下で、MgB2の表面抵抗は多結晶Nb3Snおよびエpitaxial YBa2Cu3O7-xと同等またはそれ以上である。
• 未熟なプロセス技術にもかかわらず、MgB2は高性能マイクロ波デバイスに魅力的である超伝導体が有するすべての主要な特徴を示している。
• 本稿では、表面抵抗のさらなる向上に寄与する具体的な材料的要件——例えば、結晶粒の整列性の向上および欠陥の低減——が特定された。