[論文レビュー] Transport critical current, anisotropy, irreversibility fields and exponential n factors in Fe sheathed MgB2 tapes

C. Beneduce, Hong Li Suo+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 27, 2002

Superconductivity in MgB2 and Alloys参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、粉末-チューブ法で作製された鉄被覆MgB2テープにおける輸送臨界電流密度、異方性、逆転場および指数的n要因の特性を調査した。ボールミリングによるMgB2結晶粒径の低減は、臨界電流密度（jc）および逆転場を顕著に向上させ、25 Kおよび1 Tでjcが約10⁵ A/cm²に達した。上臨界場は変化しなかった。上臨界場の異方性比は1.3であり、加工中のテクスチャーに起因する異方性を示しており、n要因は4 Tで60から8.5 Tで10に線形に減少した。

ABSTRACT

The influence of the initial MgB2 grain size on critical current density, upper critical fields and irreversibility has been studied on Fe sheathed monofilamentary MgB2 tapes prepared by the Powder-In-Tube technique. The effect of the reduction of MgB2 grain size by ball milling was mainly to enhance both the critical current density, jc, and the irreversibility field, while the upper critical field remained unchanged. The anisotropy ratio of the upper critical field between magnetic fields parallel and perpendicular the tape surface was determined to 1.3, reflecting a deformation induced texture. A good agreement has been found between resistive and inductive jc values, measured at various temperatures. At 25K and 1 T, jc values close to 105 A/cm2 were measured. The exponential n factor of the resistive transition was found to be quite high at low fields, and decrease linearly from 60 at 4T to 10 at 8.5T.

研究の動機と目的

• 鉄被覆MgB2テープにおける初期MgB2結晶粒径の影響が臨界電流密度、上臨界場、および逆転挙動に与える影響を調査すること。
• テクスチャーを持つMgB2テープにおける上臨界場の異方性比とその起源を特定すること。
• さまざまな温度および磁場における抵抗測定と誘導測定によるjcの整合性を評価すること。
• 抵抗遷移における指数的n要因の磁場依存性を分析し、そのボルテックスピンニングおよびデピンニング機構に与える影響を検討すること。

提案手法

• 鉄被覆モノフィラメントMgB2テープは、粉末-チューブ（PIT）法を用いて作製された。
• テープ作製前にMgB2粉末をボールミリングして結晶粒径を低減した。
• さまざまな温度および磁場条件下で、抵抗測定および誘導測定を用いて輸送臨界電流密度（jc）を測定した。
• テープ表面に平行および垂直に磁場を印加した抵抗遷移データから、上臨界場（Hc2）および逆転場（H*irr）を抽出した。
• 場磁界依存のHc2値から、異方性比γ = Hc2∥ / Hc2⊥を計算した。
• 抵抗遷移のべき乗則フィット（R(T) ∝ (1 - T/Tc)^n）から指数的n要因を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ボールミリングによるMgB2結晶粒径の低減は、鉄被覆MgB2テープにおける臨界電流密度（jc）および逆転場（H*irr）にどのように影響を与えるか？
• RQ2 テクスチャーを持つ鉄被覆MgB2テープにおける上臨界場の異方性比は何か？また、その原因は何か？
• RQ3 これらのテープにおいて、さまざまな温度および磁場条件下で抵抗測定と誘導測定によるjcの一致度はどの程度か？
• RQ4 抵抗遷移における指数的n要因の磁場依存性はどのように変化するか？これはボルテックスピンニングおよびデピンニング機構にどのような意味を持つのか？

主な発見

• ボールミリングによるMgB2結晶粒径の低減は、臨界電流密度（jc）を顕著に向上させ、25 Kおよび1 Tで約10⁵ A/cm²に達した。
• 結晶粒径の低減に伴い逆転場（H*irr）は上昇するが、上臨界場（Hc2）はほとんど変化しなかった。
• 上臨界場の異方性比（Hc2∥ / Hc2⊥）は1.3であった。これは、加工中の加工に起因するテクスチャーに起因する異方性を示している。
• 抵抗測定と誘導測定によるjcの測定結果は、すべての測定温度および磁場で良好に一致しており、臨界電流測定の整合性が裏付けられた。
• 指数的n要因は、4 Tで60から8.5 Tで10に線形に減少し、ボルテックスピンニングおよびデピンニング挙動の磁場依存性の変化を示している。
• nの観察された磁場依存性は、弱いピンニングから強いピンニング領域への遷移を示しており、低磁場領域でより強い磁場依存性を示している。