SmBCO와 YBCO 박막 초전도체의 전류 및 자기장 프로필에 관한 비교 연구와 시뮬레이션

Abstract

얇은 필름 형태의 초전도성에 대한 이론적인 고찰은 Brandt에 의해 이미 주어졌다. 그러나 그의 이론은 그레인 크기, 가장자리 어긋남, 이방성 등과 같은 샘플의 구조는 고려하지 않았다. 특별히 이 논문의 실험에서는 두 가지 샘플, IBAD-SmBCO와 RABiTS-YBCO 박막 초전도체의 그레인 크기를 독립변수로 설정하였다. 여기서 IBAD 샘플은 과거에 실험실에서 수행된 결과로부터 언급된다. RABiTS-YBCO 샘플의 표면 주위에서의 자기장 프로필이 Scanning Hall Probe Measurement (SHPM)을 이용하여 두 가지 경로에 따라 측정되었다. 여기서 각각의 경로는 샘플에 가해준 자기장과 전류 사이의 관계에 의해 정의된다. 이 실험에서 사용된 것은 수직 자기장만 걸어주거나 수송 전류만을 걸어준 두 가지 경우이다. 전류 프로필을 계산하기 위해 수치적 inversion method가 사용되었고 이것으로부터 자기 플럭스 밀도 프로필이 역시 계산되었다. 이 모두를 이용하여 두 샘플은 서로 비교되어졌다. 한편 자기장과 전류를 모두 가하는 경우는 유한 요소법 소프트웨어를 이용한 수치 시뮬레이션에서 나타난다. 구체적으로, 공기로 채워진 원형 영역으로 둘러싸인 초전도 박막의 시뮬레이션을 수행하였다. 여기서 가해진 자기장과 수송 전류의 형태는 5 헤르츠 정도의 진동수를 갖는 사인파로 주어지며 그들 사이의 위상차를 포함한다. 이 시뮬레이션의 정확도는 분할 원소의 크기와 시간의 단계에 의존한다. 주어진 문제를 푸는 작업은 모든 시간 영역에서 오류가 발생하지 않을 때까지 반복되었다.