정렬된 결정구조를 갖는 Ni 기판을 이용한12m 고온초전도 박막의 제작과 $(Y, Nd, Sm)-Ba_2Cu_3O_7$ grain boundary 임계전류의 자기장 의존성에 관한 연구

Abstract

$Nd_{1}Ba_{2}Cu_{3}O_{7}$ (NdBCO), $Y_{1}Ba_{2}Cu_{3}O_{7}$ (YBCO)와 $Sm_{1}Ba_{2}Cu_{3}O_{7}$ (SmBCO) grain boundary(GB) 접합을 만들고 임계전류 밀도($J_{Cb}$)를 측정하였다. NdBCO, YBCO와 SmBCO의 임계전류 밀도는 자기장이 ~4Oe ($H_{JA}$)까지 증가하는 동안 급한 감소를 보이고, $H_{JA}$ 이상의 자기장에서는 완만한 감소를 나타냈다. 이러한 $H_{JA}$이전과 이후의 상반된 $J_{Cb}$의 자기장 의존성은 vortex 상태의 전이를 의미한다. 우리의 실험적 결과는 Josephson (J-) vortex와 Abrikosov (A-) vortex 사이의 에너지 차 때문에 초기에는 J-vortex만 발생하게 된다는 이론적 모델과 일치한다. 따라서 $H_{JA}$까지 증가하는 동안 GB사이의 J-vortex의 밀도가 급격히 증가한다. NdBCO, YBCO와 SmBCO의 임계전류는 특정한 경향을 나타낸다. 자기장이 더 증가할 경우, J-vortex들이 GB에서 grain 내부로 들어와서 A-vortex들로 전환됨에 따라 자기장에 따른 $J_{Cb}$의 의존성을 변화시킨다. 우리는 증발쳄버와 반응쳄버, 실린더형의 홀더를 가진 ‘Co-evaporation using Drum in Dual Chamber (CDDC)’ 시스템을 고안하고 제작하였다. 7.5m 길이와 9mm폭을 가진 양축 정렬된 Ni 테이프를 사용하여 선재를 제작하였다. 완충층은 표준적인 $CeO_{2}/YSZ/CeO_{2}$을 사용하였다. CDDC 시스템을 사용하여 ~2$\mu$m 두께의 SmBCO를 증착하고, 보호막으로 은을 증착하였다. 전체 시료는 일괄방식으로 7시간동안 동시에 증착되었다. 전류-전압 측정으로 부터 시료의 모든 부분의 임계전류 분포를 측정하였다. 77K에서 시료의 대부분은 90~130A의 임계전류를 갖는다.