Structural understanding of magnetic superconductor single crystals of rutheno-cuprates opened by precise synthesis by partial melting

通过部分熔融精确合成开启了对钌铜氧化物磁性超导体单晶的结构理解

基本信息

批准号：
21K04860
负责人：
八巻和宏
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は超伝導と磁性が共存し結晶構造内部に超伝導層(S)／（反）強磁性層(F)／超伝導層(S)が原子層のオーダで積層した接合（SFS接合）を含有する新奇固有ジョセフソン接合として期待されるルテニウム系銅酸化物高温超伝導体「単結晶」を申請者が独自に開発してきた「部分溶融法」により合成すること，特に，化学・物理の2つの圧力効果を積極的に活用した精密合成によって，この系の超伝導転移温度を上昇させることである．今年度は特に物理圧力に注目して実験を進めた．前年度立ち上げたフルテック社製超小型加圧炉FTP-50Kを用いて圧力効果による合成の検証に取り組んだ．その結果，数気圧程度の弱高圧下でRuEu-1222相が分解することが明らかになった．そこで，現在，最も研究の進んでいるRuGd-1212系への展開を検討した．その結果，従来，我々の合成手法においては，30 K程度だった超伝導転移温度のオンセットが圧力効果と焼成温度の最適化によって50 K程度まで上昇することを確認した．これは「我々独自の合成手法である部分溶融法においても，多結晶試料における先行研究と同様に，圧力効果によって，超伝導転移温度が上昇することを実験的に実証した」ことになり非常に大きな進展であった．一方で単結晶粒の大きさに関しては当初数十ミクロン大で従来の先行研究に比べ顕著に小さかったものの，条件の最適化で100ミクロン弱程度まで大型化が可能になってきた．圧力による合成の肯定的な実験結果が徐々に得られる様になっており，今後，より一層の条件の精査を進める．

The purpose of this research is to synthesize the ruthenium-based copper oxide high-temperature superconductor "single crystal," a novel intrinsic Josephson junction that contains a novel intrinsic Josephson junction (SFS junction) in which superconducting and magnetism coexist, and superconducting layers (S) are laminated to the order of atomic layers (SFS junctions), using特别是申请人开发的“部分熔化方法”，旨在通过精确合成，以积极利用两种压力效应，化学和物理学来提高该系统的超导过渡温度。今年，我们特别关注身体压力进行了实验。我们努力使用去年推出的FTP-50K超压缩炉验证合成。结果，据揭示了RUUEU-1222相分解在大约几个ATM的高压下。因此，我们已经检查了RUGD-1212系列的开发，该系列目前是最受研究的系列。结果，我们证实，在我们的合成方法中，由于压力效应和射击温度的优化，超导过渡温度的发作以前约为30 K，已上升至约50 K。这是一个巨大的进步，因为我们在实验上证明，与以前关于多晶样品的研究一样，即使在我们的原始合成方法中，由于压力效应，超导过渡温度也会升高。另一方面，单晶晶粒的大小最初是几十微米的大小，这明显小于以前的研究，但是通过优化条件，大小现已增加到不到100微米。压力合成的积极实验结果将逐渐获得，并将在将来对条件进行进一步研究。