酸化物高温超伝導体固有の超格子構造から発現する電子現象の解明と機能化に関する研究

氧化物高温超导体特有的超晶格结构所产生的电子现象的阐明和功能化研究

• 批准号: 04240212
• 负责人: 大矢 銀一郎
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04240212/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; (Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y; Bi_2Sr_2Ca_<1-X>Y_XCu_2O_8; 超芳子構造; ジョセフソン効果; エネルギーギャップ; 単結晶; 電子構造

本研究は、銅酸化物系高温超伝導体(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_yの、超伝導発現を担う金属的CuO_2層とこれを分離する非金属的ブロック層の交互の積層による自然超格子構造とこれに基づく異方的電気磁気的特性に着目し、これに起因する高温超伝導体固有の新しい電子現象の探索・究明と、その機能化(デバイスへの応用)を図ることが目的である。これにより、新しい型の超伝導デバイスの開発が期待できる。本年度は、同単結晶を自己フラックス法により成長し、結晶構造の比較的均一な結晶と不均質な結晶の2種類について、次のc軸方向特性を測定し検討を行った。(1)Josephson接合特性.(2)エネルギーギャップ(△)特性.得られた結果は以下の様にまとめられる。1.比較的均質な単結晶において、そのIc-T(臨界電流-温度)特性がAmbegaokar-Baratoff理論にほぼ従うと共に、I-V(電流-電圧)特性上に分枝構造を含む大きなヒステリシスが観測された。このことから、同単結湿には多数のJosephsonトンネル接合が自然に存在し、c軸方向にシリーズアレーを構成している。各接合は超伝導ブロック層と絶緑層により構成されていると思われる。2.同単結晶は8.7GH_Zマイクロ波照射に対し、そのI-V特性上に定電圧ステップを誘起し、応答した。このとき、結晶に内在する接合は相互に近い特性をもつ場合には、位相ロックを生じうる。3.同単結晶の△はNb/(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y(/Nb)変形ポイントコンタクト接合により測定された。4.2Kにおいて、△_C=10-40meVが得られた。この値はBi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶のそれと同程度である。△_CはほぼBCS理論的に振舞うことが観測された。

本研究重点关注氧化铜基高温超导体(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y的自然结构，该结构是通过交替堆叠负责超导的金属CuO_2层和分隔它们的非金属块层而创建的。我们以超晶格结构和基于它的各向异性电磁特性为中心，探索和研究由此产生的高温超导体特有的新电子现象，并将其功能化（应用于器件）。这可能会导致新型超导器件的开发。今年，我们使用自熔法生长了相同的单晶，并测量和研究了两种类型晶体的c轴方向特征：一种具有相对均匀的晶体结构，另一种具有异质晶体结构。 (1) 约瑟夫森结特性。 (2) 能隙(△) 特性得到的结果可总结如下。 1.在相对均匀的单晶中，其Ic-T（临界电流-温度）特性大致遵循Ambegaokar-Baratoff理论，并且在I-V（电流-电压）特性中观察到包括支化结构的大磁滞。由此可见，单个凝聚体中自然存在大量约瑟夫森隧道结，在c轴方向形成串联阵列。每个结被认为由超导块层和抗绿层组成。 2.单晶通过在其I-V特性上感应恒定电压阶跃来响应8.7GH_Z微波辐射。此时，如果晶体固有的结具有彼此接近的特性，则可以发生锁相。 3、通过Nb/(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y(/Nb)变形点接触结测量同一单晶的△。在4.2K时，得到△_C=10-40meV。该值与Bi_2Sr_2CaCu_2O_y单晶相当。据观察，△_C 的行为几乎与 BCS 理论相似。

项目成果

Shun-ichi Nakai: "Polarized Cu L Absorption Spectra of Bi_2Sr_2Ca_<1-X>Y_XCu_2O_8 (x=0.0.0.6)" Japanese Journal of Applied Physics. 32. (1993)

Shun-ichi Nakai：“Bi_2Sr_2Ca_<1-X>Y_XCu_2O_8 (x=0.0.0.6) 的偏振 Cu L 吸收光谱”，日本应用物理学杂志。

Akinobu Irie: "Current-Voltage Characteristics of Nb/(Bi,Pb)_2 Sr_2CaCu_2O_X/Nb Point Contact Junctions" Proceedings of 5th International Symposium on Superconductivity. 5. (1993)

Akinobu Irie：“Nb/(Bi,Pb)_2 Sr_2CaCu_2O_X/Nb点接触结的电流-电压特性”第五届国际超导研讨会论文集。

Humio Inada: "Optische Computer" Springer, 360 (1993)

Humio Inada：“Optische Computer”Springer，360 (1993)

Ko Hara: "High Temperature Superconducting ElectronicsーBasis for Mate〓als and Device Structuresー" Ohmsha, 398 (1993)

Ko Hara：“高温超导电子学 - 材料和器件结构的基础 -” Ohmsha，398 (1993)

Gin-ichiro Oya: "Observation of Josephson Junctionlike Behavior in Single-Crystal(Bi,Pb)_2 Sr_2CaCu_2O_y" Japanese Journal of Applied Physics. 31. L829-L831 (1992)

Gin-ichiro Oya：“单晶(Bi,Pb)_2 Sr_2CaCu_2O_y 中约瑟夫森结样行为的观察”日本应用物理学杂志。