초전도체 MgB2 fiber의 제조 및 물리적 특성 연구

Abstract

진공을 유지하면서 마그네슘을 붕소 섬유에 확산 시키는 방법으로 MgB2 fiber를 만들었다. 실험 방법은 붕소 섬유와 마그네슘 덩어리를 탄탈륨 포일 속에 함께 넣고, 가열하는 방법으로 만든다. 제작한 fiber는 SEM(주사전자현미경)과 EDX(Energy dispersive x-ray spectroscopy)를 통해서 특성을 분석했다. SEM 측정 결과 fiber의 지름은 110 ㎛이고, fiber의 표면 형태는 열처리 하는 온도와 시간에 따라서 달라진다. EDX 결과를 통해, 마그네슘이 붕소 섬유에 침투하였음을 확인하였다. 제작한 fiber를 PPMS(Physical property measurement system)를 이용하여 전기적 특성을 측정하였다. 900 ℃에서 2시간 동안 열처리한 fiber의 경우, 39.68 K에서 2.4 K의 상변이 구간을 가지고 상변이가 일어났다. 측정 결과, 상온에서 fiber의 저항은 4 Ω 이고, RRR 은 3.93 이다. 또한 fiber에 0 ~ 8 T의 자기장을 인가하고 전기저항을 측정했는데, 이 측정 결과를 통하여 계산한 상부 임계 자기장은 4 K에서 약 16 T 임을 계산하였다. 높은 자기장 아래에서도 작은 magneto resistance를 보였다. 2 T의 자기장을 인가했을 때, MgB2 fiber의 임계 전류를 전류-전압 특성을 통해서 확인하였다.;Superconducting MgB2 fibers have been grown by a diffusion method, in which B filaments were exposed to Mg vapor inside a folded Ta foil over a wide range of temperature and growth time. The fibers have a diameter of about 110&#61549;μm. Radial distribution of Mg ions into B is observed over the cross-sectional area. Transport properties of the MgB2 fibers are examined by a physical property measurement system. MgB2 fibers grown at 900 oC for 2 hours show a superconducting transition at 39.8 K with ΔTc < 2.0 K. Resistance at room temperature MgB2 is 4 Ω and residual resistance ratio (RRR) is estimated as 4.723. The electrical resistance of the fibers was measured in magnet field from 0 T to 8 T. From this measurement, it is estimated that the upper critical field Hc2 at 4 K is more than 16 T. A small amount of magneto-resistance was detected at high magnetic fields. Current vs. voltage characteristics were measured to get critical currents.