Research Abstract



Advantageous grain boundaries in iron pnictide superconductors

2011年8月2日 Nature Communications 2 : 409 doi: 10.1038/ncomms1419

高温超伝導体は消費電力がゼロであり、理想的な送電線に用いられる可能性がある。超伝導線材やテープの作製時に主な障害となるのは、粒界である。つまり、多結晶では避けられない粒界での結晶配向のずれが、臨界電流密度を著しく減少させる。今回我々は、鉄ニクタイド超伝導体が、この粒界問題に関して銅酸化物より有利であることを報告する。さまざまな傾角(θGB)を持つバイクリスタル基板上にコバルト添加BaFe2As2エピタキシャル膜を作製し、バイクリスタル粒界接合を通る輸送特性を系統的に調べた。1 MA cm−2を超えるバイクリスタル粒界を通る臨界電流密度(JcBGB)は、臨界角θc約9°までほぼ一定であった。これは、YBa2Cu3O7−δのθc約5°よりもかなり大きい値である。θGBθcより大きいときでさえ、(JcBGB)の減衰はYBa2Cu3O7−δと比べてはるかに緩やかである。

片瀬 貴義1, 石丸 喜康2, 塚本 晃2, 平松 秀典1, 神谷 利夫1, 田辺 圭一2 & 細野 秀雄1,3

  1. 東京工業大学 応用セラミックス研究所
  2. 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所
  3. 東京工業大学 フロンティア研究センター
High critical temperature superconductors have zero power consumption and could be used to produce ideal electric power lines. The principal obstacle in fabricating superconducting wires and tapes is grain boundaries—the misalignment of crystalline orientations at grain boundaries, which is unavoidable for polycrystals, largely deteriorates critical current density. Here we report that high critical temperature iron pnictide superconductors have advantages over cuprates with respect to these grain boundary issues. The transport properties through well-defined bicrystal grain boundary junctions with various misorientation angles (θGB) were systematically investigated for cobalt-doped BaFe2As2 (BaFe2As2:Co) epitaxial films fabricated on bicrystal substrates. The critical current density through bicrystal grain boundary (JcBGB) remained high ( > 1 MA cm−2) and nearly constant up to a critical angle θc of ~9°, which is substantially larger than the θc of ~5° for YBa2Cu3O7−δ. Even at θGB > θc, the decay of JcBGB was much slower than that of YBa2Cu3O7−δ.