강자성 초전도체의 발견은 상극으로 알려진 강자성과 초전도성이 어떻게 상호작용하여 조화롭게 공존하는지에 대한 학문적인 연구뿐만 아니라 새로운 기술적인 응용을 위한 광범위한 탐구를 이끌고 있다. 본 해설논문에서는 강자성 초전도체에 대한 이해를 돕기 위하여, 먼저 초전도체의 쿠퍼쌍을 깨뜨리는 강한 자기장의 궤도 효과와 상자성 효과에 대하여 설명한다. 자기장의 이러한 효과 이외에도 초전도체/강자성체 복합 구조의 계면에서 발생하는 근접 효과에 의해 단일상 쿠퍼쌍은 강자성체를 지나가는 동안 불안정하여 아주 짧은 침투깊이를 가진다. 그러나 쿠퍼쌍이 홀-진동수 삼중상인 경우 안정되고 긴 유효길이를 가지게 되는데, 새로운 스핀 전자소자로서의 개발을 위해 그 연구의 중요성이 높아지고 있다. 마지막으로 다양한 강자성 초전도체와 양자구속효과에 의해 두 성질이 공존하는 저차원의 물질들을 소개한다.
The crystal structure and properties of YBa$_2$Cu$_3$$O_{7-x}$(YBCO) and CeO$_2$ thin films deposited on r-plane (1(equation omitted)02) sapphire substrate by pulsed- laser deposition(PLD) have been investigated. C-axis oriented epitaxial YBCO thin films with critical temperature (Tc) of 88 K were routinely grown on (200) oriented CeO$_2$ buffer layers with thickness in the range between 20 to 80 nm. When the thickness of the (200)oriented CeO$_2$ buffer layer increases over than 80 nm, the superconducting properties of YBCO thin films on that were deteriorated. The decrease in Tc of YBCO thin films was explained by the microcrack formation in CeO$_2$ buffer layer. These results indicate that the thickness of the (200) oriented CeO$_2$ buffer layer is critical to the epitaxial YBCO thin nim growth on r-plane (1(equation omitted)02) sapphire substrate.e.
본 연구에서는 자체일관적인 DFT+DMFT 계산을 통해 철의 3d 전자의 상관관계가 LiFeAs와 NaFeAs의 전자구조와 페르미 면 겹싸기 등에 미치는 영향을 알아보았다. 이들은 모두 철계 초전도체의 초전도성 형성에 매우 중요한 역할을 가지고 있다. DFT+DMFT 계산에서 얻어진 LiFeAs의 스펙트럼은, DFT에서 얻어진 띠 구조에 비해 매우 약한 페르미 면 겹싸기 현상을 보이며, NaFeAs 의 경우 DMFT 에서도 페르미 면 겹싸기 현상이 어느 정도 남아있는 것을 확인하였다. 그리고 이는 실험에서 보고된 ARPES 결과와 일치함을 확인했다.
산화물 초전도체 발견 후 많은 이론적 발전이 있었으나, 초전도 상전이를 정확히 설명하는 이론은 아직 없다 하겠다. 특히 상전이점 근처에서 발견되는 이중전이(double transition)나 다양한 자기적 상전이에 대해서는 아직 정확한 이해가 없는 상태이다. 본 논문에 서는 전자유체의 응축모델을 사용하여 초전도 전이에 있어서, 전자기체의 응축과정이 CONFINEMENT와 TRAP의 두 단계로 일어남을 알았다. 이 두 단계 전이 메카니즘은 이중전이를 잘 설명할 뿐만 아니라, 여러 형태의 초전도에서 보이는 자기적 성질, 특히 다양한 vortex structure를 보여주는 magnetic phase transition을 잘 설명할 수 있었다. 여러 종류의 초전도체들에서 공통적으로 발견되는 double transition과 다양한 magnetic phase transition을 잘 설명할 수 있는지 여부가 초전도 현상 설명의 일반이론으로 적합한지를 결정할 것이다.
Melt-textured growth of the YBa2Cu3O7-x phase from a supercooled melt created locally aligned, barshaped grains of the orthorhombic 1-2-3 phase. Based on all the observed phenomena, the gross mechanism of the melt-textrued growth of YBa2Cu3O7-x on the (100) plane of MgO was delineated by three basic patterns of reactions. These are : (ⅰ) formation of the aligned 1-2-3 phase and the Y-rich 2-1-1 phase at the bulk region away from the (100) plane of MgO ; (ⅱ) formation of the Cu-richprecipitates at the interfacial region by the selective interface-induced precipitation of the liquid phase ; (ⅲ) condensation reaction of the entrapped Cu-rich vapor with Mg atoms during the initial stage of rapid cooling from 130$0^{\circ}C$ to 98$0^{\circ}C$.
The most common technique to fabricate $MgB_2$ superconducting wire is by powder-in-tube (PIT) technique. Therefore, the starting powder for the processing of $MgB_2$ superconductors is an important factor influencing the superconducting properties and performance of the conductors. In this study, the influence of magnesium precursor powders and annealing temperatures on the transition temperatures ($T_c$) and critical current densities ($J_c$) of $MgB_2/Fe$ wires was investigated. All the $MgB_2/Fe$ wires were fabricated by in situ PIT process. It was found that higher $J_c$ was obtained for $MgB_2$ wires with smaller particle size of magnesium precursor powders. The $J_c$ also increases with decreasing annealing temperatures.
Huiwon Kim;Minsik Kong;Minjae Kim;Seohee Kim;Jong Mok Ok
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제25권4호
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pp.5-9
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2023
본 연구에서는 PCPO 물질에서 보고된 초전도성을 실험적으로 확인하기 위하여 arXiv 원논문에서 보고된 시료 제조 방법을 이용하여 PCPO 시료를 합성하였다. X선 회절 분석을 통해 PCPO상이 성공적으로 합성됨을 확인하였으나, 많은 불순물상이 함께 형성되는 것 역시 관측하였다. 전기저항 측정을 통해 360~380 K 및 ~160 K 온도 근처에서 저항 변화를 관측하였으며, 이는 합성과정에서 형성된 불순물 상과 밀접한 관련이 있는 것으로 추측된다. 이러한 실험 결과는 고순도의 PCPO 시료 제조의 필요성을 시사하고 있어, 화학 양론적으로 정확한 화학 반응을 통해 불순물 형성을 최소화할 수 있는 전구체를 활용한 합성을 추가적으로 진행하였다. 하지만 활용된 전구체의 높은 안정성과 고온에서의 강한 휘발성으로 인하여 PCPO상 합성이 효과적으로 이뤄지지는 않았다. PCPO상의 물성을 정확히 측정하고 이해하기 위해서는 고순도의 PCPO시료 제작이 필요하며, 이를 위해서는 반응성을 높이면서 불순물 생성을 최소화할 수 있는 적절한 전구체 개발이 필요할 것으로 판단된다.
Bi-Sr-Ca-O 초전도성계에서 $Bi_2O_3-(Sr_2CaCu_2O_x$)의 pseude binary계를 선택하여 $Sr_2CaCu_2O_x$에 $Bi_2O_3$를 5%단위로 40 cation mole% Bi까지 첨가하면서 $850^{\circ}C$ 초전도상 및 공존하는 상들의 평형 및 반응 경로들을 XRD, SEM, EDS, DTA를 이용하여 분석하였다. Bi의 함량이 35 mole% Bi보다 클 때에는 $Bi_2Sr_2CaCu_2O_8$상과 공존하는 액상이 형성되며 2212상의 액상으로 존재하며 액상의 냉각시 제일 먼저 $Bi_2Sr_2CaCu_2O_8$상 주의에 석출된 것이 관찰되었다.
할로겐 램프를 열원으로 이용하는 결정성장장치인 부유대역융로를 제작하여 고온초전도체 Bi2Sr2CaCu2O8의 성장에 이용하였다. 제작된 결정성장장치는 할로겐 램프를 초점에 위치시키기 위한 holder unit, 1kW의 할로겐 램프로서 최대 1800℃까지 사용이 가능한 image furnace, 냉각장치, 원료 물질을 공급하는 feeding unit, 성장된 단결정을 인상하는 pulling unit, 그리고 2mm/hr - 40mm/hr의 속도로 상하 이동 및 15rpm -120rpm의 회전이 가능한 제어부 등으로 구성되었다. 300W의 할로겐 램프를 이용하여 Bi2Sr2CaCu2O8 fiber를 성장시켰으며 성장된 fiber는 XRD, SEM, EDS 등으로 분석하였다. 성장조건은 공기분위기에서 성장속도 3∼4mm/hr, 상·하부축 회전속도 20∼25 rpm이었으며 성장된 fiber는 Bi2Sr2CaCu2O8 기지 내에 (Sr,Ca)CuO2 및 (Sr,Ca)2CuO3의 2차상을 포함하고 있었다.
고온초전도체 $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$에서 Y를 Eu로 치환시킨 $(Y_{1-x}Eu_x)Ba_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (x = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0)를 제조한 후 물성변화를 관찰하였다. X-선 회절분석결과 모든 시료가 사방정계 구조를 갖고 있었으며 x값이 증가함에 따라 격자상수 a, b 및 c도 증가하였다. 전기저항과 자화율측정으로부터 순수한 90K 이상의 고온초전도상이 생성되었음을 알았으며, x값이 커짐에 따라 임계온도가 상승하였다. 주사전자현미경을 사용하여 구한 낟알크기와 자화측정결과로부터 각각의 시료들에 대한 부피 반자성자화율을 구하였으며, x값이 커질수록 이 값은 감소하였다. Eu의 농도가 증가함에 따라 결정격자내의 Ba의 양이 감소됨을 EPMA로 확인하였으며, 이것은 부피반자성 자화율의 감소에 직접적인 영향을 주는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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