| 序章 酸化物超伝導体とエキゾチック超伝導体 (田沼静一・家 泰弘) |
| 第1章 高温超伝導の実験 (家 泰弘) |
| 1.1 はじめに 3 |
| 1.2 超伝導の基本的性質と高温超伝導の特徴 7 |
| 1.2.1 超伝導の現象論的性質を特徴づける基本パラメーター 7 |
| A.超伝導臨界温度 7 |
| B.超伝導ギャップ 8 |
| C.コヒーレンス長 9 |
| D.侵入長 10 |
| E.臨界磁界密度 11 |
| F.異方性パラメーター 12 |
| 1.2.2 超伝導ギャップに対する実験的プローブ 14 |
| A.超伝導の分類 14 |
| B.超伝導ギャップの測定方法:分光学的手段 15 |
| C.超伝導ギャップの測定方法:低エネルギー励起 17 |
| D.超伝導の対称性 18 |
| 1.2.3 超伝導の基本パラメーターに関する測定法 19 |
| A.上部臨界磁界とコヒーレンス長 19 |
| B.下部監界磁界と侵入長 28 |
| C.超伝導の異方性 29 |
| 1.2.4 混合状態における磁束系の振る舞い 31 |
| A.磁束の多体系 31 |
| B.個々の磁束と個々の欠陥との相互作用(要素ピン) 31 |
| C.磁束系と多数の欠陥との相互作用(集団ピン) 33 |
| D.磁束の運動とエネルギー散逸 34 |
| E.磁気的性質 38 |
| F.超伝導磁束の観測 44 |
| 1.3 高温超伝導実験の注意点 46 |
| 1.3.1 物質探索にかかわる実験 46 |
| A.超伝導フィーバーを振り返って 46 |
| B.超伝導物質探索の流れ 46 |
| C.抵抗測定による超伝導探索 47 |
| D.磁気測定による超伝導探索 49 |
| E.超伝導物質の同定 50 |
| 1.3.2 試料の加工と電極付け 51 |
| A.電極付けのいろいろな方法 51 |
| B.ホールバー形状への試料加工 52 |
| C.微小試料への電極付け 56 |
| D.異方性を持つ試料の配向 58 |
| 1.3.3 電気抵抗・ホール効果の測定 59 |
| A.電気抵抗測定システム 59 |
| B.ホール効果の測定システム 63 |
| 1.3.4 磁界中の精密測定 68 |
| A.磁界中の温度制御 68 |
| B.磁界中の角度制御 73 |
| 1.3.5 その他の測定法 84 |
| A.交流磁化率 85 |
| B.磁気トルク 87 |
| C.熱伝導 90 |
| 1.4 実験室レベルでの高温超伝導の応用 92 |
| 文献 95 |
| 第2章 酸化物高温超伝導物質の調製 |
| 2.1 酸化物超伝導体試料の選択(北澤宏一) 99 |
| 2.1.1 構造関連の研究 99 |
| 2.1.2 常伝導状態の性質 100 |
| 2.1.3 超伝導状態の性質 102 |
| 2.1.4 固溶体試料の問題点 104 |
| 2.1.5 高臨界電流試料 106 |
| 文献 214 |
| 2.2 単結晶の育成 107 |
| 2.2.1 フラックス法による結晶育成(武居文彦) 107 |
| A.はじめに 107 |
| B.La系超伝導体単結晶 108 |
| C.Y系超伝導体単結晶 109 |
| D.YBCO結晶のフラックス成長 111 |
| E.固液共存状態におけるY系結晶の育成 112 |
| F.Bi,Ti系超伝導体の結晶育成 114 |
| 2.2.2 浮遊帯域法による結晶成長(岸尾光二) 115 |
| A.浮遊帯域法の原理と装置 115 |
| B.浮遊帯域法の特徴と欠点 118 |
| C.浮遊帯域法による酸化物超伝導体の育成例 120 |
| D.酸化物超伝導体の具体的育成手順とさまざまな問題点 122 |
| 文献 215 |
| 2.2.3 単結晶連続引き上げ(塩原 融) 126 |
| A.擬2元系平衡状態図における液相線 126 |
| B.Y123単結晶の連続育成 127 |
| C.引き上げ法による結晶成長機構 128 |
| D.低酸素分圧雰囲気下での単結晶育成 131 |
| E.Sm123単結晶の連続育成 132 |
| F.Pr123単結晶の連続育成 133 |
| G.引き上げ法の今後の課題と高品質,大型化への取り組み 135 |
| 文献 216 |
| 2.3 焼結体の作製 136 |
| 2.3.1 焼結体の作製法(小池洋二) 136 |
| A.焼結法の利点・欠点 136 |
| B.焼結体の作製手順 136 |
| C.代表的な個々の物質の説明 140 |
| 文献 217 |
| 2.3.2 粉末の作製,入手法,原料薬品(山本龍也) 143 |
| A.固相反応法と湿式法 143 |
| B.固相反応法による酸化物超伝導粉末の作製 143 |
| C.シュウ酸エタノール共沈法による酸化物超伝導粉末の作製 147 |
| D.粉末の入手法と原料薬品 151 |
| 文献 218 |
| 2.4 溶融擬固体の作製(村上雅人) 151 |
| 2.4.1 Y-Ba-Cu-O系の状態図 153 |
| 2.4.2 溶融プロセス制御 153 |
| A.MTG(melt-textured-growth)法 154 |
| B.QMG(quench-melt-growth)法 155 |
| C.MPMG(melt-powder-melt-growth)法 156 |
| D.PMP(powder-melt-process)法 156 |
| E.PDMG(platinum-doped-melt-growth)法 156 |
| 2.4.3 結晶成長 157 |
| A.結晶成長 157 |
| B.種結晶 157 |
| 2.4.4 温度勾配 158 |
| 2.4.5 Y-Ba-Cu-Oバルク材の応用 158 |
| 2.4.6 おわりに 159 |
| 2.5 薄膜・厚膜の作製 160 |
| 2.5.1 スパッタリング法による成膜(糸崎秀夫) 160 |
| A.スパッタリング装置 160 |
| B.各種酸化物高温超伝導薄膜の作製 162 |
| 2.5.2 レーザーアブレーション法による成膜(川合知二) 166 |
| A.レーザーアブレーション成膜法の原理 166 |
| B.レーザーアブレーションの特徴 168 |
| C.レーザーアブレーションのメカニズム 169 |
| D.薄膜の特性 170 |
| E.超伝導超格子 172 |
| F.成膜以外の応用 173 |
| 文献 219 |
| 2.5.3 分子ビーム法による成膜-I(寺嶋孝仁・坂東尚周) 174 |
| A.分子ビーム法の特徴 174 |
| B.装置の構成 175 |
| C.酸素源 176 |
| D.蒸発源 178 |
| E.基板の加熱と酸化処理 179 |
| F.成長法-I 同時蒸着法 179 |
| G.成長法-II 逐次蒸着法 180 |
| H.反射高速電子回折 181 |
| 2.5.4 分子ビーム法による成膜II-BSCCOなど(内野倉國光) 181 |
| A.BSCCO系物質の薄膜作製の意味 181 |
| B.分子ビーム法によるBSCCO薄膜作製法 182 |
| C.非双晶薄膜の作製 185 |
| D.その他 186 |
| 文献 220 |
| 2.5.5 化学気相法による成膜(遠藤和弘) 187 |
| A.はじめに 187 |
| B.酸化物超伝導体薄膜のCVD用原料 187 |
| C.酸化物超伝導体薄膜作製用CVD装置 188 |
| D.Y系のCVD 190 |
| E.ビスマス系,タリウム系のCVD 191 |
| 文献 221 |
| 2.5.6 厚膜の作製(戸叶一正) 192 |
| A.粉末のスラリーを利用する方法 193 |
| B.プラズマスプレー法 195 |
| C.塗布熱分解法 195 |
| 文献 222 |
| 2.5.7 薄膜用基板(川崎雅司・高橋和浩) 197 |
| A.各種基板材料の比較 197 |
| B.基板表面の制御 199 |
| C.基板の使用に関する周辺技術 201 |
| 文献 223 |
| 2.6 酸化物超伝導線材・テープの作製(熊倉浩明) 201 |
| 2.6.1 線材化・テープ化の現状 201 |
| 2.6.2 微細組織と臨界電流密度 202 |
| 2.6.3 Bi系酸化物線材 204 |
| A.線材の作製法と特性 204 |
| B.小型マグネットの製作 209 |
| 2.6.4 Y系酸化物線材 211 |
| 2.6.5 T1系線材 213 |
| 文献 224 |
| 第3章 特異な超伝導物質 |
| 3.1 有機超伝導物質の製法と構造(斎藤軍治・堀内佐智雄) 227 |
| 3.1.1 合成と単結晶育成 227 |
| A.錯体成分の合成と精製 227 |
| B.錯体の作製 229 |
| C.単結晶の育成 230 |
| 3.1.2 結晶構造とフェルミ面 232 |
| A.組成比の決定および比重の測定 232 |
| B.結晶構造の決定 232 |
| C.電子構造の計算 233 |
| D.有機超伝導体の結晶構造とフェルミ面 233 |
| 文献 260 |
| 3.2 有機超伝導体の物性実験(石黒武彦) 237 |
| 3.2.1 有機超伝導体の特徴 237 |
| 3.2.2 試料とその取り扱い 238 |
| 3.3.3 有機超伝導体の物性実験 239 |
| 文献 261 |
| 3.3 黒鉛層間化合物の超伝導(田沼静一) 243 |
| 3.3.1 アルカリ金属黒鉛層間化合物の超伝導 243 |
| 3.2.2 2種類のインターカラントを入れた黒鉛層間化合物 247 |
| A.水素化カリウム黒鉛層間化合物 247 |
| B.アルカリ金属アマルガム黒鉛層間化合物 248 |
| C.アルカリ金属・タリウム(またはビスマス)黒鉛層間化合物 249 |
| 3.4 フラーレン誘導体の製法と超伝導 250 |
| 3.4.1 フラーレンの構造と製法 250 |
| 3.4.2 アルカリ金属原子のインターカレーションと超伝導 253 |
| 3.4.3 C60のアルカリ金属誘導体の超伝導の起源 257 |
| 文献 262 |
| 第4章 超伝導の応用 |
| 4.1 完全反磁性の応用(外村 彰) 265 |
| 4.1.1 アハラノフ・ボーム効果 265 |
| 4.1.2 論争 266 |
| 4.1.3 新しい実験の設計 268 |
| 4.1.5 検証実験 270 |
| 文献 307 |
| 4.2 完全導電性の応用(増田正美) 273 |
| 4.2.1 超伝導コイルによるエネルギー貯蔵 273 |
| 4.2.2 電力貯蔵への応用 274 |
| 4.2.3 SMESにおける貯蔵,発電装置 275 |
| 4.2.4 実用規模の500～100万kWh級SMES 277 |
| 4.2.5 SMESの経済性 278 |
| 4.2.6 小型SMESによる電力系統の安定化 279 |
| 4.2.7 パルス貯蔵 281 |
| 4.3 磁束のピンニングの応用(高重正明・田沼静一) 281 |
| 4.3.1 アーンショウの定理 281 |
| 4.3.2 磁界と超伝導体の相互作用 283 |
| 4.3.3 浮上力,吸引力の測定 286 |
| 4.3.4 遮蔽電流の効果 288 |
| 文献 308 |
| 4.4 ジョセフソン効果と高温超伝導SQUID(井口家成) 291 |
| 4.4.1 SQUIDの応用の重要性 291 |
| 4.4.2 直ジョセフソン効果 291 |
| 4.4.3 dc SQUIDの動作原理 293 |
| 4.4.4 rf SQUIDの動作原理 296 |
| 4.4.5 高温超伝導ジョセフソン接合素子の作製 299 |
| 4.4.6 高温超伝導SQUID 302 |
| 索引 309 |
| 序章 酸化物超伝導体とエキゾチック超伝導体 (田沼静一・家 泰弘) |
| 第1章 高温超伝導の実験 (家 泰弘) |
| 1.1 はじめに 3 |
| 1.2 超伝導の基本的性質と高温超伝導の特徴 7 |
| 1.2.1 超伝導の現象論的性質を特徴づける基本パラメーター 7 |
| A.超伝導臨界温度 7 |
