doping effect and flux pinning mechanism of nano-sic additions in mgb 2 strands
TRANSCRIPT
�
������ ��� �� ���� ������� ��� ���� � � ������ ���������
�� ���� ��� ���
�� �� ��� � �� � ������ � �� �� �������� �� ���� �������� �
��������� �� �� ��!� �������� "��#����� $�%��� &���'( �� )� ����
� ���� ��������� �� ������� �!���!� �* ����������� +�� ,��� ����
"��#����� �������� ,- ./&�0 "�
�� ���� ! �� )��*�����!� ! ��1� +����! !
! - ��� +�!� )����!� 2�!� �������� ,- ./&�& "�
����������*��� �����3
����� �� �� ��������
���� ��������� �� ������� �!���!� �* ����������� +�� ,��� ����
"��#����� �������� ,- ./&�0 "�
�4��� **����3 ���������/5�����*�
&
� ��� ��
�����!��*�!���� ��6& ����*� 7��� ��������4�!�� ��� **������
�#� ���� ��#�������* � ������!�� ����� �������� �* ������!
������������ !������#� ���* �� ��6& ����*� 7��� *��������
���4��� **����� ��#��� �� ���7� �4*�����4����!�* !����!� !������
*����� �� ������� ����!������ �� ��� ����� !����!� ����* ���� �*
*�!����* �������� � +�� !����!� !������ *����� �* ���8 ������� ���!�
*����� ������* ���� ������! ����������� 7��� ����* �� ����� *�����
���� ��� #���� ������* ������� �������� ����������� ����!���� 7���
����*� �� ������! ����* *����*��!�� +�� *�������!�� �� ������! �*
�������� ������� �� ����� ��������* �� !����!��#�� �����* ����!��� ,� ���
����� ��* ���* �� ��� �!���� ���#��� �� ���8 ������� ���!� ����� � ��
����� ����!��#� ������� !������ �� ��6& ����*� �� **����� �� ���� ����*�
��������
���� ����! 9.�90� *: 9.�&;��#: 9.�&;�<�: 9.�=&���
"#$����! ��6& ����*: ������: �����!� !�������: >��8 �������
��!�����
/
��0 %�����������
���!� ��� *��!�#�� �� ��� �����!��*�!��#�� �� ��6& ?�] ��� ���8
������� ���#��� �� ��6& �� ���� ���*��* 7�*�� ���!� ���� �� �������� ��
���� ��������!� ���* �* ��� ����!������ -�7�#�� 7���� ���� ����*�
������� �� 7�*�� !����* �� �� *������ ��!����� ��� ���8 �������
��!����� �� ��6& �� ��� �� !�������� !��� *�� �� !�����!���� �!����
��!��*���3 A�) ���!����#� !������ ���7 ���!���* 7��� ��� ���������!
�����!��*�!��#�� �� ��� ��*�#�*�� ����� 7��!� �� ��*��� ��������* ��
��� !� ������� ��6& ������: A&) ��� ���� ������� �* !�����8
!����!��#�� �� ��6& ������ ?&] 7��!� ���!� ��� ���������� �� !����!�
!������ �* ������ �� ����� ��C� *����*��!� �� !����!� !������ *�����
�* ���D���� �� �������� �* ������! ����������� �� !����!� !������
*����� ?/]: A/) ��� �������� �������!� �� ������! ���8���� �� ���� ��� ����*
�* ���������� *����*��!� �� ��� !����!� !������ *����� �* ���8 �������
���!�: A.) ��� ������������ �� �����!��*�!���� ��������� ���������� ��
�* ����� !����!� ����* ��� ���!���* 7��� ������������� *����� ��
������������� ����!�� �����* �� **������ �* A;) ��� ���������� ��
!����!��#� ������� �� ��6& ������ ?.]�
.
������ ��� ��� *�!*� �8�����#� �����!� �� ���� !����* ��� 7��� ���
��� �� �����#��� ��� �����!��*�!���� ���������� �� ��6& ������� ���
**������ �� ���� !����!� �������� �* !������*�� ���� ����� **���#��
��� �� ���#�* �� �� ��� �� ��� ���� �� �����#��� ��� ����� !����!� ����* ���
����#��������� ����* ���� �* !����!� !������ *����� �� 7��� ��� ������
��*�!���� �� �� ?; =]� +�� *����� ��!����� �� ��������* �� �� ��� ��� ���
*����!���� 7��� ��� � ���� ������������ �� ��� 6 �� ��� 64�������!� �* ���
*��������� �� ��!�� � +�������� ��� ������������ �� !���� ��� ����� �� ���
#�� ������ �� *�!������ ��� �������� �� �����!��*�!��#�� 7��!� ��
����� ������ ����� �D�� �E�� ��6& ������ 7��� ��� **������
����!���� ������� ��� ���8 ������� ��!����� ���*���� �� ���� ��� �t is
difficult to completely and unambiguously distinguish the influence of C
substitution on the B lattice from the effects of lattice strain which may also
have similar effects as a result of precipitates or Mg vacancies [7].
2� ���� 7��E 7� ����� ������ ��� �������!� �� ��� **������ �� ���� ���
����� !����!� ����* �* ��� �������� � �� ���� *��!���� � ������! ���*���
�� �������� �* ������! !����!� !������ *�������� �� ��6& ����*� 7��� ���
**������� +�� ����* *����*��!� �* ��� �!���� ���#��� �� ���8 �������
;
���!� ���� �������� �* ������! ���������� �� ���� !�����*� >����
��� ���8 ������� ��!����� �� ��6& ����*� 7��� ��� **������ �� *��!����*
�� *�����
�. �������� �
����4�������� ����*� 0�'/. �� �� *������ �!� 7��� $�
!����!� ������ �* ����� ����� ����� A��6&F$�F�����) 7���
����!����* � - ��� +�!� )����!� 2�!� A-+)) � *��!����* ���#�����
?' (]� +�� ������� ��7*��� ���* 7��� �� A((G &04&; µ� �8���� ��C�) 6
A((�(G �������� �4& µ� �8���� ��������� ��C�) �* ��� A/0 �� ��
�; ��)� +7� ����*� 7��� �*� ��� 7��� ����!������� �� �����;6&H;G���
A/0��) A*�����* �I4;G4/0 7��� ��!�� ������ �&0;) �* ��!��* 7���
�����6&H�0G��� A�;��) A*�����* �I4�0G4�; 7��� ��!�� ������ �0&�)�
�� 6 �* ��� ��7*��� 7��� J4��8�* �* ���� ���4�����*� -�� ���������
7��� ��������* ��*�� ���7��� ���� �� ������� ��!����� �� ����*
����8����� /0 !� ���� 7��� !�����* ��*�� )��4�� ����� 7��� .;
������� ���� 7��!� ��� ������ 7��� ���� ���* � =9;�� ��� .0 ������� �*
�#��4!����* �� ���� ���������� �� / ��
=
�)� �� ��� 7� ��������* �� �I4;G4/0 �I4�0G4�; �* ����
��6& ������ ����� �!���� ��� &000 A�� α λ K ��;.�' Ǻ)� � ���7� ��
>��� � ��!��*� ����� �� ��&�� ��, �* ��� !���* �� �����#�* �� ����
�I4;G4/0 �* �I4�0G4�; ������� +�� ����� �� � ������������
A���!���!�� � �� ��6&48�8) 7� *��������* ���� !�������� �� ������ !� ���
*� ������� ��� !���� �� ����!� �������� ?�0]� � ���7� �� +��� �
����� �I4�0G4�; �� ������ � *����� ��#�� ��� ����� �I4;G4/0� +���
�� *�� ��� ��� �� ��� ����� ������ ��� *����� ��� ��� ��� �!� ��� ���
�4*����� �� ���� ����!��#� �� ��� ��� ����!��� �� ������ �* ��������� ����
�������� �* !����� ��!�*�
��!������!����� 7��� �8����* � ���: �����������#� ������� ��
���7� �� >��� &� ������ !������* ���� *���� �* ������ �������� +��
#���� ���� ��C�� ��� ����* �I4;G4/0 �* ����* �I4�0G4�; �� ���� �
;0 ��� +������� !����!� !������ *�������� (Jct) 7��� ������* �� ������ /
!� �� ������ 7��� ������! ����*� �� �� �� �. + �����* ����#����� �� ���
����*�� J����� �� ���� ������� �� ; �� 7��� ���*: ��� ��� !�������� 7� �
LJF!�� )������#� �* ������! ����������� �� ��� �����!��*�!����
��������� 7��� ��������* 7��� <����� ������ ��*�� =000 �� ��!�
9
������� ���������� � ���� A����) �� ����� ������ ���� �; �� �* ;
�� �� ������ �����!��#�� � ������! !����!� !������ *�������� A�� ) 7���
!�!����* ����� ��� 6�� ��*�� ���� ������C���� � �������� �����
A�-M�)�
'. ������ �� �� �� ��� ��������
'.(. �������� �� �� ��� �� ��� ��������#
+� ���* ��� �4*����� ����!� ���� ��� ������� **���#�� �� ���
�����!��*�!���� ���������� �� ��6& �7� ����*� 7��� *�������� ��#��� ��
���4��� **����� 7��� !�����*� � ���7� �� +��� � ����� �I4�0G4�;
�* ������ � *����� ��#�� ��� ����� �I4;G4/0� +�� �����!��*�!����
��������� 7� ��#�������* � ��� ���*�* ���� ����� ��!���D�� � ���7�
in Fig. 3. Upper critical ����*� ��� �* ����#��������� ����*� ����, 7���
*��������* � ����� !������ �� (0G �* ;G �� ��� �����4���� �������!�
�����!��#�� � +�� ���������� *����*��!�� �� ��� �* ���� �� ���7� �� >���
.� ����� !���� ������������ ��� ����� �� �8��!��* �� ��!���� ��� �����
!����!� ����* � ��7�� ����������� � ����� ������ ����������� ��� ��� ��
����� �I4�0G4�; A7��� ��� ������ *����� ��#��) �� ������ ��� ��� ��
����� �I4;G4/0 �� 7�*� ���������� ����� +��� ���������� �� ������
'
�� ��� �� ����������� 7��� ������ ��#��� �� �4**������ +�� �� �� �����
�I4�0G4�; �� ���� � N ��7�� ��� ��� �� �� ����� �I4;G4/0 *�� �� ���
������ �4*����� ��#��� +��� ��� ��� �� � �* ���� �� � !��#�� �� ����*
�I4�0G4�; ����� �� ��7�� ���������� � ���� � N� ������ ��� �� �8��!��*
��� �I4�0G4�; � ��7�� ����������� ��� *�� �� ��� ���� *����� ��#��
��7�#�� ����� ����*� �� �� ��* ��� �8���� ������! ����* �� ���
����������� ��!� ��� ���� ��7 ���������� ��� �� � !�����#�� !���* ��� ��
�����#�*�
������* �� ����� �� ���� ��6& ������ ?��] ��� �� ���������� ��
��� *���* ����*� �� #�� ���� �#�� �� ���� ����*�� +�� ����* *����*��!� ��
��� ��������� 7�*�� *�����* � ∆� � �����) � ������)� �� ���7� �� ��� ����� ��
>��� .� +�������� 7�*�� ��!����� 7��� ��� �����* ����*� � �!��� �� �7�
��� �I4�0G4�; �* � �!��� �� ���� ��� �I4;G4/0� � ��7 ����*�
����!��� � C��� ����* ��� ��������� 7�*�� �� ���� !���* � ���
������������ �� ��� ������ � ������ ����*� ��� ��������� 7�*�� ��
��������� �������!�* � #���� �� �!���� ��!��*��� ������������
�������� �� �����!��*�!��#�� !����!��#�� ���8 ���7 �* ���8 !���� ����
,�� �� ��� �������� ����!�� �� ��� �������� �� ��*�#�*�� �����!��*�!����
(
����� A��6&O� ��*��� ��� �����!��*�!���� �������� ) 7��!� ���*��� ���
�����!��*�!���� ��������� ��� ��� !� ������� ������� ��!��* ������
�������!� �� ��� ������������ ��� *���* ������� ������* �� �����
�I4;G/0 ����� �I4�0G4�; �� 7�*�� ��������� 7�*�� � ��7 ����*� *��
�� ��!����* ������������ !���* � ������ ��#�� �� ��� **������� ���� ���
�����* ����* ��!������ ��� ��������� 7�*�� �� ����� �I4;G4/0 ��!�����
����� ��� ��� �� ����� �I4�0G4�; �* ����� �� !���� �#�� � ������
����*� ����� �I4�0G4�; �� ����7�� ��������� 7�*�� � ��� ������
����*� ���������� ��*�!�* �������� �
>�� ��� !� ������� ����� ��� ����� !����!� ����* ��� *��������* �
��� �������#� ��������� �� �� �!� ������ +�� ���� ������* � ��� �������#�
��������� �� ��� !� ������� ����� �� !����� ���� �� ������ ��� ����
�* �� �!� �� ����� c
irrH � 6 !�!������ ��� ���� ���F���� � �����
����*� !� �� �������* ��� ��� �����!��*�!���� �������� � � ���7� ��
��� ����� �� >��� . �������� �� ������ ��� ��& �#�� 7�*� ���������� ����
7��!� ���� ��� ��� !��� �������� ���� �� ���� ��� ���� ��� �����
����*�� +�� �������� �� *���* ����*� �����* �� #�� ���� ������� ���
#���� �������� !���* �� ��*��4�������* *�� �� ��� ���� �8!������
�0
!�������
2� �� 7��� E��7� ��� ��6& �� �7� *�����!� �����!��*�!���� ���3 ���
D���4&� ��� �� ∆σ �����* � ��� ��4���� σ ������*��� �8 ������ �� 6
�* ��� /� ������ �� ∆π �����* � ��� ���4��4���� π ���*��� �*
������*��� �C ������� �� 6� -�7�#�� ��� P#����� ����� !����!� ����*” �� ���
π ��* 20 2/ ππξφ=vH �� #�� ���� ���� 0�; + ?�&]� >�� ����*� ��#� 0�; +
��6& �� � ���������! 6�� �����!��*�!��� 7��� ��� ��� !!��*��� �� ���
���������! I��C����4M�*� ����� 202 2/ ab
c
cH πξφ= , cab
ab
cH ξπξφ 2/02 = , and
the anisotropy factor cab
c
c
ab
cc HHH ξξγ //)( 222 == , �� ��� �������� !�����
7��� �!������� �* !������!� ������� >�� � *����� �!������� �� ����
����!�* �� ��� 6 � ��� +��� ��� !������!� ������ �� ��� ��4���� abξ
*�!����� �������!��� 7���� ��� #��� �� cξ ������ �����#�� !�������
+�������� ������� ���� ���� �* ���
�� ��!���� 7��� � ������������ ����
��!����� ���� �* ��� �#���� �������� ������� )( 2cHγ *�!������
'.�. %����� � ��� �������� �� ������ � ������ �����# ��
�-M� 7��� ������* ��� ������ � ��#��� *�������� �����������
7��� ��� ������! ����* �����* ������ �* ������*�!��� �� ��� 7��� 8��
��
�����!��#�� � +�� ����* �7��� ��� 7� �/0 ,�F�� !!��*��� �� 6�� ��*�� ���
! ���*��!� ����� ��� ������! !����!� !������ *����� �� �� � ��∆���
A�������*��� ����*) �� �� � �π��)��∆��� A����#���� ����*) 7���� � A!�) ��
��� �*��� �� 7��� �* ∆� A���F!�/) �� ��� ������ �� �-M ?�/]� +��
�������� !����!� !������ *����� ��� 7� ������* � *��������
����������� �* ����*� A�����* ����#���� �� ��� �����) ����� ���
���*�* ���� ����� ��!���D��� � ���7� �� >��� ; A) �* A�) �� ��� �����
�I4;G4/0 �� ������ ��� ��� �� ����� �I4�0G4�; � �� ����������� �*
����*�� **������� ��� ��� #���� �� ����� �I4;G4/0 �� ������ ��� �����
�� ����� �I4�0G4�; ��� �� ����*� � ��7�� ������������ -�7�#�� � ���
���������� ����� ��� ��� �I4�0G4�; ��!���� ����� ��� ��� �� �I4;G4/0�
+�� ��!����� �� ��� **������ �� ��� ��� ���4��� ��!�� 7��� ��
������� ���� ����� ��!��#� ���� � �* � 4���*�!�� ��!� � ��&�� ���� ?�.]�
+�� � ������ ��� ���� �* ��!����� ��� 7���� ��� ���4�� � ���*�!�� ��
�8��!��* �� ���� � ��� ���� ����*���� ������� !���� � ���8 �������
�*F�� ���!E��� ����� ?�;4�']� +��� ����� �� !���������� ���7��� ��� ��#��
�� �8�� ������� !���������* � ��!��*� ����� *�!������ ��� ����
����*���� �* ��7 ��!� ��� ��*�!� ��� !����!��#�� �* ���� ����*� ���
�&
�����!������� ������* 7��� ��� *���* ��6& ���� ��6& �� ������ �� ��
��7�� ����*� *�� �� ������ !����!��#�� �* ��7�� �� �� ������ ����*� ��!���
�� ��7�� ��� �* ����� �������� �� ����
2� ��� !�� ���� ������ �� *���* �* ����� �I4�0G4�; ��
������ ��#�� �� ������ ��� **������ +��� ��� ����� �I4�0G4�; ���
������ ��#�� �� �4*����� 7��� ��*�!� ��� �� �* ��� ���� ��#�� �� ��!����
� ���*�!�� 7��� ��*�!� ��� !����!��#�� � +��� �� ����!���� ������ ��� ���
������! ������� 7���� ��� �� �� ����* �I4;G4/0 �� ������ ��� ��� ��
����* �I4�0G4�; ���������� ��� ������ ������! ����* ������ *�������
��!��� �� ��� ������ !����!��#�� ����!��� �� ����#���� *���!���� 7��!�
�� ������ ����!� �� �� ?/]� -�7�#�� ��� ��� �� ����� �I4;G4/0 �� ������
��� �� ����*� � ��7 ���������� 7���� �I4�0G4�; �� ������ � ������
����������� �* ����*�� +��� !�����#�� � �� *�� �� **������ �������
!���������* � ��� ������ *����� �� ����*�� ����� �� ��� �I4�0G4/0
������ I�#�� ��� �����#�� ��7 *����� �� **������ ������� !������ A���!�
��� ���� �� �����*� �� ��� ����� �������#��) ���� ������� 7���* ��
�8��!��* ��� � ��7�� ����*� �* ������ ������������
�/
). ������� ��� ����
).(. �� ���� � *��� � ��� ������� ���
>��8 ������� ���!� *�������� 7��� !�!����* ���� ������! !����!�
!������ *��������� +�� *����*��!� �� ��� ������� ���!� �� ������! ����* 7�
�!��* � ��� �� �� �� �* !���� ��� �!���� ���#���� �� ��� �7� ����*� ��
!�����* 7��� ����� �� ���� ��6& *���� ��� !� ������� ���E ?�(] �*
!48��4�������* ���� ?&0] �� ���� !�� ����� �� ������������ � ���7� ��
>��� = A)4A*) ��� ��8����* ���� �� ��� ���� �!���� ���#��� �* ����
��� !� ������� ���E �� ����� �� �!���� ���#���� � *��!����* �� )��� ?&�
&&] �!���� ���#��� �� ������� ���!� �� ��� !� ������� ��6& �� �������
���!��* � ��� ���������! �����!��*�!��#�� �� ��*��� ��������* �����
�* ��� ���!������ ���������� �� ��� ������ ��� ������C���� ���!��� ���
���� �* ��C� �� �����!������ ����� �� ���� ��� !� ������� ���E� *����*
������� �� ��� *��������� �� ���� ����������� �* !����!��#�� ����
������ +�� !����!��#�� �� ��� *��������* � ��� ����������� ��
����������� ����� *�� �� ��� �������� � +��� ��� �!���� �� ��� �������
���!� �� ���E�� � ��� ���������! �����!��*�!��#�� �� ��*��� ��������*
������ >�� !48��4�������* ���� �� �� ��� ���!��* � ��� ���������!
�.
�����!��*�!��#�� �� ����� �* ������� ���!� ���7� ��� ���� �!����
���#����
,�� ��6& ����*� ���7 ���#��� �������*��� ���7��� ��� �� ����
��� !� ������� ������ �* !48��4�������* ������ ����� �I4�0G4�; ���7�
������ �!���� ���#��� ��� ����� �I4;G4/0 ���������� ��� ������
����� �I4�0G4�; �� ������ ��#�� �� �������� � +��� ������ *�������!�
�� �!���� ������� �* �������� �� �����!��*�!��#�� !���* �� *�� �� ���
������ ��#��� �� �4*����� �� ����� �I4�0G4�;� I�#�� ��� ������ �!����
���#��� 7� !����*���* ����� �I4�0G4�; �� �� ���� ������� ��� ��� ���*
�� ������� ��!������
).�. ���� ����� � �� ������ �� � ����� ������ � ������ �������
6��* �� ��� ��#� *��!������ ����� �I4�0G4�; 7� !����� �� ��
��#�������* � ������!�� � ���� ������! �* �������� �����������
+������� �* ������! !����!� !������ *�������� �� !�����* � ���7� ��
>��� 9� � ��7�� ����*� ��� ��� �� ��7�� ��� ��� �� � -�7�#�� �� ������
����*� ��� !��#���� �� ����� >���������� ��� ����#��������� ����* �
*��������* ���� ������! ����������� ����� A��� ������ ����#���������
����*) �� ��!� ��7�� ��� ��� �������� ������* ������� +��� ����!� �� !���*
�;
� ��� ������ ����!���� �* ���������! !����!��#�� �� ��6& ����*�� �
������* ��� �� ��� ���#���� ���� ?/] *�� �� E��* �� P������� ��8����” ��
��6& ����*� !����!��#�� �� ��!� ������ �� �������*��� *���!���� ��� ���
����#���� ���� ���� ��� �����* ����* ��!������ 7�E ���E� 7��� �� ���E��
*�7� ��*��� �* ��� ����#���� !����!��#�� �� ���������* �� #��
������ 7 7���� ��� !����!��#�� �� �������*��� *���!���� !����� ����
���7� 7��� ����*� +��� ��� ���������! !����!��#�� ���*�!�� �������� ��
!����!� !������ *����� �* ����#��������� ����*�
6��* �� ��� *��!������ ��#� ��� *�������!� ���7��� ��� �� �* ���
!� �� �8�����* ����� � >�� ������! ����������� �����!��*�!����
!������ ���� ���� *�������� E��*� �� ����� ��!� � ���� ����� �#�� 7����
����� ��*��� ����� ���� ����������� ����� �� ���� ����� 7�����
������ +�� ��"� !����� !������������ ���� �� ����� ������ -�7�#�� �� ���
�������� ���������� �����!��*�!���� !������ ���� ��� ������� ���
������ �����!��*�!���� ���E� �� �������*��� *���!����� +�� ����!��#�
�����!��*�!���� �� �� ��!� ������ ��� ��� ����*O� ������
!����4��!����� +��� ��� �� �� ������* � ���� ����#���� �* �������*���
!����!��#�� 7���� ��� �� ��� ������* � ��� �������*��� !����!��#�� � 2�
�=
��7�� ����*� ���� ��!� �����4���� !����!����� �� ����!��#� �* ��� ��*���
������ �!�� ����� A7��!� �� ������� �� �������� ���) �#� !������������ ��
��"�� +�������� ��� !�!����* �� �� �������!��� ����� ��� ��� �� ��7
����*�� ���� ��!������ �����* ����*� ���� ��!� �����4���� !����!����� ��
���E�� *�7� �* !����!��#�� �� ����#���� *���!���� �� ������� ���������*�
+��� �� *�!����� ���� ���*� ��� ��� �* !���� �#�� ������ !� �� ���� ��
>���9� +7� ����� ������ !������������ �� ���8���� �* #����� !������
����!��� >�� ��6& ��� ������ ������C���� ���8���� �� #�� ���� ��
���� ����*� ��� ��� ?&/] ������� ���� �� !�����!��* � ��� �!� ��� ���
�-M� �� ������� ���������* �� ���� ������� >�� ������! ����������
��� ����* �7��� ��� �� ���� ��� ���� �/0 ,�F��! 7��!� ��*� �� #�����
!�������� �� ���� 0�0; LJF!� 7���� ��� �������� ��� !�������� �� � ��!�� �
LJF!�� 2� ��!��!� ���� !!����� ��� ������ �� ��� *�������!� ���7��� ��� �*
�� ?/] ������� �� �����* ��� �� ������*�
).'. ���� ������� ��� ����
+�� ������! �* �������� ���E ������� ���!� *�������� � �* ��
�����!��#�� 7��� !�!����* ���� ��� !��������*��� !����!� !������
*��������� +�� ����* *����*��!��� �� ����� �� �� ��������* �� >��� ' 7��!�
�9
���7� ��� � �� ������ �� ��7�� ����*� �* ������ �� ������ ����*� ��� ���
� ��� ���������� ��� �8���� � A � � ��) �� ��!� ������ ��� ���
��� �� ������* ���� �������� ����������� 7���� �� � ����# �!!��� � ��!�
��7�� �����* ����*� +���� *�������!�� �� �� !!��*�!� 7��� ��� *�������!��
�� !����!� !������ *�������� �* !���* � ��� ������ ��������* ��#�� 2�
��7�� ����*� �� ��!� �����!������ ����� �#� !������������ �� ��� �-M�
�* ������ �� ����� �-M� ������ �� � �* � � ����# 7��!� ������ �� ��7��
����*�� 2� ������ ����*� � *�!����� ���*� �� !!���� �� ����#����
!����!��#�� ����������� �* ������C���� ���8����� *�� �� ��� ���7 ����*
�7��� ���� +��� ��� � �� $ !��#�� �� ������� *�������* � ��� ����!�� ��
����*4*����*��� �������*��� �* ����#���� !����!��#�� �* �� ����
*����!��� �� ��� ��� ������� ��!����� ���* �
+�� ��*�!�* ���E ������� ���!� *�������� ��� K � F � � �� �* ���� K
��F ��� �� �� ������* #����� ��*�!�* ����* ! K �F����# �� >�� (� � �8��!��*
����� �!���� ���#���� �� D���� *��������� +�� ��E �� ��� �!!��� � ����
��� ��� �* ��� �� ���� � ���� ��% ���� -�7�#�� � ������* ��#� ��� ��� A!)
!��#�� �� *�������* � ��� !�����8 !����!��#�����: ��� ���� ��E ��������
�!!��� ���� ��� ���� !!��*��� �� ��74-����� [24] ��� ����� �����
�'
!���4������� ���!���� �� �� ��� ���� 2)1( hhFp −∝ �* ��� �� ����� ����!�
A���� ����*� ) !���4 ������� �� 221
)1( hhFp −∝ !!��*��� �� 7��!� �����
��E� �!!�� � ��*�!�* ����*� �� 0�// �* 0�& �����!��#�� � +��� �� ����� ���
���� ��#�� �� ����� ������� � �� ������� �� ����� ����*� �� **����� ��
����!� A���� ����*� ) �������� ��������� ��� !������������ ���� ����
����� ����� !��� ������� �* ����� ����!� !��� ������� �� ��� ���� � ∝
�&!A�4!)&H�&!���A�4!)& !��#� !� �� *�7� ��� ���� ��� *� #�� 7��� A7���
� K /�/& �* � K ��'0) >��� (� -�7�#�� 7� ���� ��� !����!��#�� ����!�� ���
��#���� �� ��� ������! ������� � ��� �� ������� �� ��� �������� �������
�� ���� ������ 7 � ��!� ���������� �E�� �� *����!��� �� �� ����
!����*��� ���� �������* �����#� ������ �� ������� !����� ���� *��������
����!���
+. ����������
2� !��!������ �������� �!�� ��� **������ !� ����!��#�� ��!����
���� Hcc2 �* ������ �* *�!���� ��� �������� ������� )( 2cHγ ��
�����!��*�!���� ��6& ����*�� 2��D���� �� �������� �* ������!
����������� �� ����* �� �� !���* � ��� !�����8 !����!��#�� �� ��6&
�(
����*�� +������� ����������� �� ��6& ����*� 7��� ������ *�����
��#��� 7��� ����* �� �� ������ ��� ������� ��!����� ���*���� 6��* �� ���
�������� ���������� ������� ���� ��#�� �� ����� ������� � �� �������
�� **����� �� ���� ����*� �������� -�7�#�� !����!��#�� ����!�� �E�
D�������#� ���!���� �� ������� ��!������ �� *����!����
��,��$�������3 +��� 7��E 7� ��������* � $����� 6��! )����!�
������ �� ���� A(9/ ������ &0���6 00�0; ) ��� 1����� 2�*����
������� ���%�!� AI��� $�� 6�&00(0;/) �* � ���� ���� ��� ������� ��
�*�!���� �� ��� ������O� )������! �� ���� A$��+40;40.=�) �* A��� ,�")
� ���� ���� ��� �,� -�� I��� $�� ��4>I0&4(;�).0(00�
&0
-����
?�] 1� $����� $� $E�7 +� ����E R� ������� 1� E������
$���� .�0 =/ A&00�), Nature 410, 63(2001).
?&] �� �� �������� �� �� �������� �� 6��� �� � ������ �* �� ��
6����������� ��������. ���. .�����./ �(/ �0/00� A&00')�
?/] �� �� ��� �� � ������ �� �%���� �� �� �������� �� ���� ��
)��*�����!� �� 1� +����! �* �� �� �������� ��������. ���. .�����./
�'/ 0.;0�' A&0�0)�
?.] 1� -��#� �� ������� �� M� ��� �* �� �� ��� ����. ��#�. 0��. 1)
/�0(4/��� A&00.)�
?;] �� �� ��� �� ������� 1� -��#� �� M� ��� �� -� ���� �� M����!� -�
N� M�� �� ������ �� +���! ����. ��#�. 0��. 1( /.�(4/.&� A&00&)�
?=] �� �� �������� �� 6��� �� )��*�����!� �� �� ����. ��#�. 0��. 12 345
0(&;09 A&00;)�
[7] Serquis A, Zhu Y T, Peterson E J, Coulter J Y, Peterson D E, and Mueller
F M, 2001 Appl. Phys. Lett.79(26) 4399-4401.
?'] �� �� �������� �� M�� �� �� �������� �� +����! - � �� � � ��.
���. '( .0= A&00&)�
&�
?(] �� � ������ �� �� �������� �� 6��� �� ���� �� 1� +����! �� �
)��*�����!� �� �� �������� ��#��� � )+2 �'04�'9 A&009)�
?�0] �� M�� +� ���� � R����� -� "!�� � �� +%�� ��#��� � '46
94�/ A&00/)�
?��] � N� ��*�� �� �� ��� �� +�E��� +� +���� R� +E�� N�
+���� -� N��� -� 2�� ��#�. -*. � 2) &�&;0( A&00�)�
?�&] � I���#�!� ��#��� � )+2/ �=04�=( A&009)�
?�/] �� �� �������� ������ ������������*��# �/ .�4.= A�((.)�
?�.] ���� ��� ,� ��!����E�# ��N� R��� 1�-� N�� �� ������� ��M�
��� �� ������� )� >��E���� �� ����� ,� -���%E �* �� 6��!
��#�. -*. 0��. 41 0(900& A&009)
[15] Serrano G, Serquis A, Dou S X, Soltanian S, Civale L, Maiorov B,
Holesinger T G, Balakirev F, and Jamie M, 2008 J. Appl. Phys. 103
023907/1-5.
[16] Matsumoto A, Kumakura H, Kitaguchi H, Senkowicz B J, Jewell M C,
Hellstrom E E, Zhu Y, Voyles P M, and Larbalestier D C, 2006 Appl.
Phys. Lett. 89 132508/1-3.
&&
[17] Matsumoto A, Kitaguchi H, and Kumakra H, 2008 Supercond. Sci Tech.
21 065007/1-6.
[18] Susner M A, Bhatia M, Sumption M D, and Collings E W, 2009 J. Appl.
Phys. 105 103916/1-7.
?�(] �� �� ��� � N� ��*�� �� +�E��� N� R�CE� �* +� +����, R�
+E�� �* N� +����, -� N��� �* -� 2��, ��#�. -*. � 21 �0.;�.
(&00/)
?&0] �� �� ��� R� �� ���� -� M# �� �� �� ���4�� ���� ����42N M��
��#��� � )26 �0�4�0; A&009)
?&�] �� �� ��� 1� ��� -� M# +� +���� ��#��� � ))4 �0.4�0' A&00=)
?&&] �� �������� �� ������ �� �* -� �� ����� ��#�. -*. 0��./ 47
A&.) &.900& A&00/)�
?&/] -� -� ��� �� M� M� �� �� ��� -� 1�� R� �� $� �� � )�� I� �� ���
�� �� ��� ��#��� � '2' �90 A&00�)
?&.] �� ��74-����� ����. � �. '7 &(/4/0; A�(9.)
&/
. � (. 8-� -�����.
� � !�����* �� ��*���* �����
Specimen
Name
‘a’ lattice
parameter (Ǻ)
‘c’ lattice
parameter (Ǻ) ∆∆∆∆a1 (Ǻ) ∆∆∆∆c1 (Ǻ)
x in
MgB2-xCx Second phases present
Mg1.1B2 3.082 3.521 -- -- -- MgO (����)
MG-10%-15 3.069 3.524 -0.012
6 0.003 0.0742 Mg2Si (●), MgO (����), SiC (�)
MG-5%-30 3.073 3.522 -0.008
9 0.001 0.0558 Mg2Si (●), MgO (����), SiC (�)
&.
����� � ������
>��� �� �4� *����!���� ������� �� ��6& ������ A) ���� ��6& A�) ��6&
����� �I4�0G4�; �* A!) ����� �I4;G4/0�
>��� &� �!����� ���!���� ��!���!�� ����� A����#���� !���� ��!�����) ��
���4��� *���* ��6& ����* �I4�0G4�; A) &0 µ� �!�� A�) �00 ��
�!���
>��� /� �'� !��#�� �� ���4��� *���* ��6& ����*� A) ����� �I4;G4/0
A�) ����� �I4�0G4�;�
>��� .� +��������� *����*��!� �� ����� !����!� ����*� ��� �*
����#��������� ����*� ���� �� ��6& ����*� �I4;G4/0 �* �I4�0G4�;�
M��� ����� �� ��� ����* *����*��!� �� ��������� 7�*�� �* ����� �����
�� ��� ���������� *����*��!� �� ��� ���� ���������
>��� ;� ��������� �� !����!� !������ *�������� �� �7� ��6& ����*� 7���
����#���� �����* ����*� A) �� ���� ������C���� � ��������
����� A�-M�) A�) ��� ���� �������� ������������
>��� =� ��������� �� ��� �!���� ���#��� �� ��� ���8 ������� ���!� �� �7�
��6& ����*� 7��� ��� �� ���� ��6& ���E ?�.] �* !48��4�������*
��6& ���� ����� ?�;]�
>��� 9� >���* *����*��!� �� �� �* ��� �� ����* �I4�0G4�; ������* ����
������C���� � �������� ����� A�-M�) �* �������� ����������
&;
�����!��#�� � *�������� ����������� 7��� ����#���� �����*
����*��
>��� '� >��8 ������� ���!� #����� *�������� !�!����* ���� >��� 9�
>��� (� $�����C�* ���8 ������� ���!� �� � �� #�� ������C�* ������!
����* ������# ���� >��� '� ����* ���� *�� ���� �* ����* ���� ��
������� !��#�� � ��74-����� ����!� !��� ������� ����� !���
������� �* 7������* !��������� �� ���� �����!��#�� �
&=
2θ
20 30 40 50 60 70 80Intensity, Arbitrary Units MgB2+0.099Mg+0.099SiC15
(001) (100) (101) (002) (110) (102) (111) (200) (201)�� �� ��(001) (100) (101) (002) (110) (102) (111) (200) (201)�� �� ��(001) (100) (101) (002) (110) (102) (111) (200) (201)�MgB2+0.15Mg+0.052SiC30
MgB2+0.099MgMg1.1B2 (a) MG-5%-30 MG-10%-15 (b) (c)
����� ( 9. 8. ��� �� �
&'
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
5 10 15 20 25 30 35 40
H ┴ axisI = 5 mA
100 G1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T
T (k)T (k)T (k)T (k)
MgBMgBMgBMgB2222 Strand Strand Strand Strand
Mg-5%-30Mg-5%-30Mg-5%-30Mg-5%-30
(a)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
5 10 15 20 25 30 35 40
MgBMgBMgBMgB2222 Strand Strand Strand Strand
Mg-10%-15Mg-10%-15Mg-10%-15Mg-10%-15
100 G1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T
T (K)T (K)T (K)T (K)
H ┴ axisI = 5 mA
(b)
����� ' 9. 8. ��� �� �
&(
0
5
10
15
5 10 15 20 25 30 35 40
MgBMgBMgBMgB2222
strandsstrandsstrandsstrands
Mg-5%-30 Hc2
Mg-5%-30 Hirr
Mg-10%-15 Hc2
Mg-10%-15 Hirr
Temperature (K)Temperature (K)Temperature (K)Temperature (K)
T/TT/TT/TT/Tcccc
Field (T)Field (T)Field (T)Field (T)
0.80.80.80.8
1111
1.21.21.21.2
1.41.41.41.4
1.61.61.61.6
0.40.40.40.4 0.50.50.50.5 0.60.60.60.6 0.70.70.70.7 0.80.80.80.8 0.90.90.90.9
MgBMgBMgBMgB2222 Strands Strands Strands Strands
Mg-5%-30
Mg-10%-15
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 5 10 15
MgBMgBMgBMgB2222 Strands Strands Strands Strands
Mg-10%-15
Mg-5%-30
����� ) 9. 8. ��� �� �
/0
102
103
104
105
106
107
0 2 4 6 8 10 12 14 16
MgBMgBMgBMgB2222 Strands Strands Strands Strands
B (T)B (T)B (T)B (T)
Dots: Mg-5%-30Dots: Mg-5%-30Dots: Mg-5%-30Dots: Mg-5%-30Lines: Mg-10%-15Lines: Mg-10%-15Lines: Mg-10%-15Lines: Mg-10%-15
H ┴ axisH ┴ axisH ┴ axisH ┴ axis
(a)
4.24.24.24.21010101020202020 151515152525252530303030
101010102222
101010103333
101010104444
101010105555
101010106666
0000 2222 4444 6666 8888 10101010 12121212 14141414 16161616
MgBMgBMgBMgB2222 Strands Strands Strands Strands
B (T)B (T)B (T)B (T)
solid lines: Mg-5%-30solid lines: Mg-5%-30solid lines: Mg-5%-30solid lines: Mg-5%-30dashed lines:Mg-10%-15dashed lines:Mg-10%-15dashed lines:Mg-10%-15dashed lines:Mg-10%-15
(b)
H ┴ axisH ┴ axisH ┴ axisH ┴ axis
4.24.24.24.2
10101010
2020202025252525 15151515
����� + 9. 8. ��� �� �
/�
Dots: H ┴ axisDots: H ┴ axisDots: H ┴ axisDots: H ┴ axis
Lines: H//axisLines: H//axisLines: H//axisLines: H//axis
(a)(a)(a)(a)
MgB2 Strand
Mg-5%-30
Dots: H ┴ axis
Lines: H//axis
(b)(b)(b)(b)
MgB2 Strand
Mg-10%-15
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 1 2 3 4
H/HH/HH/HH/Hpeakpeakpeakpeak
5 K 5 K 5 K 5 K10 K10 K10 K10 K15 K15 K15 K15 K20 K20 K20 K20 K25 K25 K25 K25 K27.5 K27.5 K27.5 K27.5 K30 K30 K30 K30 K32.5 K32.5 K32.5 K32.5 K35 K35 K35 K35 K
(c)(c)(c)(c)MgB
2 Bulk
0 1 2 3 4 5
10 K10 K10 K10 K15 K15 K15 K15 K20 K20 K20 K20 K25 k25 k25 k25 k
30 K30 K30 K30 K
(d)(d)(d)(d)MgB
2 Film
H//c
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
10 K10 K10 K10 K15 K15 K15 K15 K20 K20 K20 K20 K25 K25 K25 K25 K10 K10 K10 K10 K15 K15 K15 K15 K20 K20 K20 K20 K25 K25 K25 K25 K
10 K10 K10 K10 K15 K15 K15 K15 K20 K20 K20 K20 K25 K25 K25 K25 K10 K10 K10 K10 K15 K15 K15 K15 K20 K20 K20 K20 K25 K25 K25 K25 K
5 K
10 K
35 K
����� 2 9. 8. ��� �� �
/&
102
103
104
105
106
0 2 4 6 8 10 12 14 16
MgBMgBMgBMgB2222 strand Mg-10%-15 strand Mg-10%-15 strand Mg-10%-15 strand Mg-10%-15
B (T)B (T)B (T)B (T)
dots and lines: Jdots and lines: Jdots and lines: Jdots and lines: Jctctctct
dots: Jdots: Jdots: Jdots: Jcmcmcmcm
4.24.24.24.2
4.24.24.24.210101010
10101010
15151515
1515151520202020
20202020
25252525
25252525
����� 6 9. 8. ��� �� �
//
0000
2222
4444
6666
8888
10101010
0000 2222 4444 6666 8888 10101010 12121212 14141414 16161616
MgBMgBMgBMgB2222 strand Mg-10%-15 strand Mg-10%-15 strand Mg-10%-15 strand Mg-10%-15
4.2 K10 K15 K20 K25 K4.2 K10 K15 K20 K25 K
B (T)B (T)B (T)B (T)
H ┴ axisH ┴ axisH ┴ axisH ┴ axis
dots and line: transportdots and line: transportdots and line: transportdots and line: transportdots: magneticdots: magneticdots: magneticdots: magnetic
����� 1 9. 8. ��� �� �
/.
0000
0.20.20.20.2
0.40.40.40.4
0.60.60.60.6
0.80.80.80.8
1111
0000 1111 2222 3333 4444 5555
MgBMgBMgBMgB2222 strand strand strand strand
10 K15 K20 K25 K10 K12.5 K15 K17.5 K20 K22.5 K25 Kpointsurfacecombined
H/HH/HH/HH/Hpeakpeakpeakpeak
MagneticMagneticMagneticMagnetic
TransportTransportTransportTransport
open dots:magneticopen dots:magneticopen dots:magneticopen dots:magneticsolid dots:transportsolid dots:transportsolid dots:transportsolid dots:transport
H ┴ axisH ┴ axisH ┴ axisH ┴ axis
Mg-10%-15Mg-10%-15Mg-10%-15Mg-10%-15
����� 4 9. 8. ��� �� �