強誘電超伝導体薄膜の歪制御と超伝導メモリへの応用

铁电超导薄膜的应变控制及其在超导存储器中的应用

• 批准号: 22K14607
• 负责人: 井上 悠
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14607/
• 关键词: エピタキシャル薄膜; 超伝導; チタン酸ストロンチウム; 歪制御

本研究課題では、酸化物超伝導体チタン酸ストロンチウムを対象の系としている。チタン酸ストロンチウムの超伝導状態について、最近、強誘電転移近傍でその超伝導転移温度が大幅に上昇することが観測されており、本研究課題では、歪、および組成制御を通して、その超伝導増強機構を明らかにすることを目的にしている。特に、薄膜として作製することで、薄膜が持つ様々な自由度を利用することが可能となり、歪やその他の外場を利用して、チタン酸ストロンチウムの超伝導状態と強誘電転移を制御できれば、超伝導メモリ応用等、新機能素子応用への期待も期待できる。2022年度は、まず基板としてチタン酸ストロンチウムを用いて、パルスレーザー堆積法によりチタン酸ストロンチウムのエピタキシャル薄膜の作製を試みた。作製した薄膜の結晶性の評価はX線回折測定より行った。当初得られた薄膜は、格子歪に起因するX線回折スペクトルのブロードニングが観測された。これは格子欠陥の導入によるによるもので、成膜温度が800℃程度と比較的低温であったためと考えられる。そこで、成膜温度を1000℃程度まで上昇させるために、試料ホルダ―、および試料取り付け方法の改良を行い、成膜を行ったところ、格子歪に起因するスペクトルのブロードニングは消失し、基板とほぼ同一の薄膜ピークが得られた。成膜温度を上昇させることで、格子欠陥の少ないチタン酸ストロンチウム薄膜の作製が可能になったと言える。

在这个研究项目中，氧化物超导体钛酸锶是我们感兴趣的系统。关于钛酸锶的超导状态，最近观察到超导转变温度在铁电转变附近显着升高。在本研究项目中，我们将通过应变和成分控制来研究超导增强机制，目的是阐明。特别是，通过将其制造为薄膜，可以利用薄膜所具有的各种自由度，并且如果可以使用应变和其他外部场来控制钛酸锶的超导状态和铁电转变，那么它也有望应用于新的功能器件，例如超导存储器应用。 2022年，我们首次尝试以钛酸锶为基底，通过脉冲激光沉积法制备钛酸锶外延薄膜。通过X射线衍射测定来评价所制作的薄膜的结晶性。在最初获得的薄膜中观察到由于晶格应变而导致的X射线衍射光谱的展宽。这是由于晶格缺陷的引入，并且被认为是因为成膜温度相对较低，约为800℃。因此，为了将成膜温度提高到1000℃左右，我们改进了样品支架和样品安装方法并进行了成膜，结果晶格应变引起的光谱展宽消失，并且基板几乎相同的薄型。获得薄膜峰。可以说，通过提高成膜温度，可以制作晶格缺陷少的钛酸锶薄膜。