高温超伝導体単結晶薄膜の育成と超伝導電子素子応用に関する基礎研究

高温超导单晶薄膜生长基础研究及超导电子器件应用

基本信息

批准号：
01644501
负责人：
大矢銀一郎
金额：
$ 6.53万
依托单位：
Tohoku 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：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至 1991
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、酸化物高温超伝導材料(YBa_2Cu_3O_<7-δ>)を用いた超伝導電子素子実現を目指すものであり、その基礎研究としての高品質薄膜の製作ならびにその特性評価・解明が当面の目的である。本年度は、YBa_2Cu_3O_<7-δ>スパッタ薄膜について、as-grownで高温超伝導となる薄膜のエピタキシャル成長とその低温化、ならびに高臨界電流密度化について検討を行ない、以下の成果を得た。1.YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜のエピタキシャル成長に関する研究。(1)対向タ-ゲット式rfマグネトロンスパッタ法により、SrTiO_3(110)基板上に、580-650℃で、YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜のエピタキシャル成長に成功した。as-grown薄膜の臨界温度は高々63Kであった。薄膜の酸素含有が不充分であると思われる。(2)エピタキシャル薄膜の成長後、500℃で、酸素中1時間の紫外線照射を行なうことにより、薄膜の臨界温度と表面平滑性に改善がみられた。低基板温度で、高品質単結晶薄膜を製作するうえで、薄膜への紫外線照射は、酸素の活性化および薄膜の励起を促すことから、非常に有効でるといえる。2.Y系超伝導薄膜の高電流密度化に関する研究。(1)dcマグネトロンスパッタ法により、P_<Ar+O2>=300mTorr、Po_2=3mTorrの高ガス圧で、Y_1Ba_<1.6>Cu_3O_yタ-ゲットを使用し、基板-タ-ゲツト間距離が40mmのとき、87Kの臨界温度をもつ薄膜を製作できた。この場合の基板温度は770℃である。(2)超伝導相は〜680℃以上で得られた。(3)得られた試料の77Kにおける臨界電流密度の磁場依存性から、高臨界電流密度の薄膜を得るには、〜85Kの臨界温度が必要である。

本研究旨在利用氧化物高温超导材料（YBa_2Cu_3O_<7-δ>）实现超导电子器件，并为此目的进行高质量薄膜的制备及其特性的评估和阐明。是当前任务的目的。今年，我们研究了YBa_2Cu_3O_<7-δ>溅射薄膜的外延生长，使其成为高温超导薄膜，降低了温度，提高了临界电流密度，得到了以下结果。 1. YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜外延生长研究。 (1)采用面向靶材射频磁控溅射技术，在580-650℃下，在SrTiO_3(110)衬底上成功外延生长YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜。生长薄膜的临界温度最高为63K。看来薄膜的氧含量不足。 (2)外延薄膜生长后，在氧气中500℃下紫外光照射1小时，提高了薄膜的临界温度和表面光滑度。在低基板温度下制造高质量的单晶薄膜时，薄膜的紫外线照射可以说是非常有效的，因为它促进了薄膜的氧活化和激发。 2、提高Y基超导薄膜电流密度的研究。 (1)采用直流磁控溅射法，采用Y_1Ba_<1.6>Cu_3O_y靶材，气压为P_<Ar+O2>=300mTorr，Po_2=3mTorr，基板与靶材距离为40mm，我们能够制造出临界温度为 87K 的薄膜。这种情况下的基板温度为770℃。 (2)~680℃以上获得超导相。 (3)从所得样品中77K临界电流密度的磁场依赖性来看，需要〜85K的临界温度才能获得具有高临界电流密度的薄膜。