酸化物高温超伝導体単結晶薄膜光エピタキシー装置の試作

氧化物高温超导单晶薄膜光外延器件原型机

• 批准号: 63850074
• 负责人: 大矢 銀一郎
• 金额: $ 5.76万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63850074/
• 关键词: 高温超伝導体; YBa_2Cu_3O_<7-δ>; エピタキシー; 単結晶薄膜; スパッタリング; プラズマ励起; 光励起

本研究は酸化物高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<7-δ>(臨界温度:90k)のエレクトロニクス応用のための薄膜製作技術の確立を目指すものである。この場合、高温超伝導体薄膜は、平滑な表面と極めて一様な特性をもつ高品質品単結晶薄膜であることが要求される。この要求に対処するために本研究では、光子エネルギーを利用して薄膜の低温エピタキシャル成長を可能とする光エピタキシー装置を試作した。得られた成果は以下のようにまとめられる。1.対向ターゲット式高周波マグネトロンスパッタ装置を基本として、これに基板照射用紫外光源を付設することで、光エピタキシー装置を構成できた。2.YBa_2Cu_3O_<7-δ>単結晶薄膜のエピタキシャル条件を明らかにした。(1)MgOおよびSrTiO_3単結晶基板上でのエピタキシャル成長は、550ー650℃で行なわれる。(2)このエピタキシャル成長には、基板とプラズマの相互作用の制御が必要である。(3)この成長温度を低めるには、酸素ガスの光あるいはプラズマによる活性化が有効である。なお、今後の研究計画としては、得られるYBa_2Cu_3O_<7-δ>単結晶薄膜のより一層の高品質化をはかり、その超伝導デバイスへの応用を進めることである。

本研究旨在建立用于电子应用的高温氧化物超导体YBa_2Cu_3O_<7-δ>（临界温度：90k）的薄膜制造技术。在这种情况下，要求高温超导薄膜是表面光滑、性能极其均匀的高质量单晶薄膜。为了满足这一要求，在本研究中，我们制作了一种光外延设备原型，该设备使用光子能量来实现薄膜的低温外延生长。所得结果可总结如下。 1. 在对向靶式高频磁控溅射系统的基础上，增加用于衬底照射的紫外光源，构建了光学外延系统。 2.明确了YBa_2Cu_3O_<7-δ>单晶薄膜的外延条件。 (1)在550-650℃下在MgO和SrTiO_3单晶衬底上进行外延生长。 (2)这种外延生长需要控制衬底和等离子体之间的相互作用。 (3)通过光或等离子体活化氧气对于降低该生长温度是有效的。未来的研究计划是进一步提高所得YBa_2Cu_3O_<7-δ>单晶薄膜的质量并推进其在超导器件中的应用。

项目成果

Syozo Imai;Tadayuki Tozawa;Gin-ichiro Oya;Tokuko Sugai;Yoshihisa Takeuti;Nobuo Mikoshiba: Japanese Journal of Applied Physics. 27. L522-L524 (1988)

Syozo Imai;Tadayuki Tozawa;Gin-ichiro Oya;Tokuko Sugai;Yoshihisa Takeuti;Nobuo Mikoshiba：日本应用物理学杂志。

Tokuko Sugai;Gin-ichiro Oya;Syozo Imai: Japanese Journal of Applied Physics. 28. (1989)

Tokuko Sugai；Gin-ichiro Oya；Syozo Imai：日本应用物理学杂志。

Gin-ichiro Oya;Tetsuro Komukai;Yasuji Sawada: Journal of materials Research. 4. (1989)

Gin-ichiro Oya；Tetsuro Komukai；Yasuji Sawada：材料研究杂志。

Gin-ichiro Oya;Yasuji Sawada: Journal of Crystal Growth. 94. (1989)

Gin-ichiro Oya；Yasuji Sawada：晶体生长杂志。