MBE法によるビスマス系高温超伝導体の薄膜形成と新しい高温超伝導薄膜の人工設計

MBE法形成铋基高温超导薄膜及新型高温超导薄膜的人工设计

基本信息

批准号：
02226209
负责人：
内野倉國光
金额：
$ 2.56万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02226209/
关键词：
高温超伝導体薄膜のその場成長 Bi_2Sr_2Ca_<nー1>Cu_nO_y MBE法オゾン

项目摘要

我々はMBE法を用いて、高温超伝導体薄膜のその場成長をめざして研究を行なっている。当面の物質としては準安定な多くの相を有するBi_2Sr_2Ca_<nー1>Cu_nO_yを選びこれ等の相を選択的に得、またバルクでは得られないnの大きな相の形成とその物理的性質の解明を目指している。さらに極薄膜の形成、nの異なる相の超格子の形成等を目指しているが、現在までは如何に良いBi_2Sr_2Ca_<nー1>Cu_nO_yの超伝導薄膜をその場成長で得るかという事に主力が注がれ、n=1〜5相に関しては単相でその場成長で超伝導を示す薄膜が得られた。方法は基本的には分子エピタキシ-(MBE)である。酸化源としては高純度オゾンを用いた。自由エネルギ-値の互に近いnの異なる相を作り分けるのは、共蒸着法では困難であることを既に以前の実験で結論していた。従って、この目的のため蒸着源として用いた各クヌ-ドセンセルからの分子線をパ-ソナルコンピュ-タ-で制御されたシャッタ-の開閉によって、遂次蒸着した。n=2の相に対して決定した最適基板温度780℃でn≠2の相のその場成長も行ない以下のような結果を得た。この方法により現在までのところn=1からn=5までの(X線で観測した限り)単相の薄膜が得られた。X線回折パタ-ンは何れも各々のnの値の単相の回折パタ-ンを示しているとともに、c軸配向の回折ピ-クのみが観測され、遂次蒸着法が準安定な構造を作るのにも非常に有効であることがわかった。抵抗率の温度依存性からn=1,2,3,4,5の各々の試料でT_<c0>が7,65,71,75,30Kとなった。特にn=1の薄膜でMBE法でその場成長で超伝導性の得られたのはこれが初めてであり、転移幅もかなり狭い。作製した薄膜の物性を調べるためn=1〜4の薄膜の反射電子エネルギ-損失分光法の実験を行なった。また極薄膜化という観点からは、n=2の薄膜2cの厚み(約62A^^°)で(asーgrownで)T_<c0>=38Kで超伝導を示した。上述の程度の薄膜の再現性はほぼ100%であり、今後の技術向上でバルク単結晶を凌駕する薄膜が作れる日も近いと思われる。

我们正在使用MBE方法进行研究，以实现高温超导体薄膜的原位生长。作为暂时的材料，我们选择了BI_2SR_2CA__2CA_ <N-1> CU_NO_Y，它具有许多可稳态的阶段，并旨在选择性地获得这些阶段，并形成n阶段的较大阶段，该n相位无法在堆积中获得并阐明其物理特性。此外，它们的目标是形成超薄的电影并形成具有不同阶段的超级峰顶，但是到目前为止，直到现在，主要的重点一直在于如何获得良好的BI_2SR_2CA_ <n-1> cu_no_y_y_y cu_no_y超导性薄膜，以n = 1至5阶段的增长，以及在现场增长，并在现场增长，薄膜薄膜展示超级痕迹，以展示超级痕迹。该方法基本上是分子外延（MBE）。高纯度臭氧用作氧化源。先前的实验已经得出结论，很难使用共沉积使用自由能值创建n彼此接近的不同阶段。因此，通过打开和关闭由计算机控制的快门来蒸发和关闭快门，从每个Knudsencell用作沉积源的分子梁被蒸发。 N = 2相确定的最佳底物温度下，具有N≠2的相位的原位生长，并获得了以下结果。该方法获得了范围从n = 1到n = 5的单相薄膜（如X射线观察到）。两种X射线衍射模式均显示每个N值的单相衍射模式，并且仅观察到具有C轴取向的衍射量，并且发现连续的蒸发方法在创建亚稳态结构方面非常有效。由于电阻率的温度依赖性，T_ <c0>的每个样品的T_ <c0>为7,65、71、75和30K。n = 1、2、3、4和5的样品。这是第一次使用n = 1薄膜的MBE方法通过原位生长实现超导率，而且过渡宽度也很窄。为了研究制造的薄膜的物理特性，我们使用n = 1至4的薄膜的散射电子能量损失光谱进行了实验。此外，从超薄薄膜的角度来看，在T_ <c0> = 38K n = 2厚度（大约62a ^^^use）时，在T_ <c0> = 38K时表现出超导性。上述薄膜的可重复性几乎为100％，很快就有可能生产出超过散装单晶的薄膜，并有所改善。