ハイエントロピー型REBa_2Cu_3O_(7-d)薄膜の超伝導特性

摘要

ハイエントビー合金（HEA）は、狭義には、「5種類以上の構成元素から成る等原子分率単相固溶体合金」を指し、混合エントロピー（ΔS_(mix)/R=-Σicilnc_i）が1.5を超える高い値を有する合金である。ここで、Rは気体定数、c_iは構成元素の存在比率である。従来の固溶体合金では見られないような優れた力学特性を有するものが多数報告されている。HEAの概念自体は、1996年以前に提唱されていたが、2004年にJ.-W.Yeh等とB.Cantorらによってそれぞれ独立に提出された論文を機に、世界中で精力的に研究がなされ、近年ではその定義は、等原子分率から外れた高濃度固溶体合金や多層合金にまで研究対象が広がりつつある。2014年にHEA超伝導体としてTi-Zr-Hf-Nb-Taが報告されたのを皮切りに、HEA超伝導体の研究が始まり、高圧下での超伝導特性の堅牢性などが報告され大きな注目を集めた。溝演者らは、これまでのハイエントロピー“合金”から、より大きな枠組みとして層状物質などの“化合物”へとHEAの概念を取り入れた超伝導体や熱電変換材料などの機能性材料の開拓を世界に先駆けて推進している。これまでに、化合物へとHEA概念を拡張した物質をハイエントピー（HE）型化合物として、多様なHE型超伝導体の探索と物性解明を実施してきた。以下では、合金としてのHEAと化合物としてのHE型を区別して表記する。HE型超伝導体においては、乱れや歪みが超伝導特性、特に上部臨界磁場H_(c2)や臨界電流密度J_cの向上に有効に働くのではないか、そして大きく乱れた系で発現する新しい現象や物性の発見を期待し、HE型超伝導体の開拓と物性解明に取り掛かった。特に、ハイエントピー（HE）化の概念をREサイトに取り入れたHE型のREBa_2Cu_3O_(7-d)（RE；希土類金属、Y）銅酸化物超伝導体（以下では、REBCOと記載する）の開拓を行ってきた（Fig.1）。本講演では、HE化した銅酸化物高温超伝導体REBa_2Cu-3O_(7-d)のエピタキシャル薄膜について現状の研究結果について発表する。