Bi系酸化物超伝導体高品質薄膜のキャリア密度制御に関する研究

优质Bi基氧化物超导体薄膜载流子密度控制研究

基本信息

批准号：
08750359
负责人：
井上真澄
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750359/
关键词：
酸化物超伝導体 BSCCO 薄膜キャリア密度熱処理

项目摘要

Bi系酸化物超伝導体Bi_2Sr_2Ca_<n-1>Cu_nO_x(BSCCO)はnの値により100Kを越える臨界温度を示す相も存在する。高い臨界温度を持つこの材料の可能性を追求し,応用していくためには,各相のキャリア密度の評価およびその制御による物性変化(特に臨界温度の変化)について明らかにしていく必要がある。一方,BSCCOは理論的考察可能なデータを得るような良質な膜を作製しにくい材料である。申請者らのグループではこれまでに,薄膜としては世界最高の臨界温度を有する平滑なBSCCO薄膜をas-grownで得る方法を開発した。本研究ではBi系酸化物超伝導体薄膜のキャリア密度制御について検討し,臨界温度などの物性変化との関係を明らかにすることを目的とした。本研究で得られた知見を以下に述べる。1.組成変化によるキャリア密度制御法の検討:本研究では多元スパッタリング装置を用いるため,薄膜の組成を容易にかつ微妙に変化させられる。BSCCOではBi-O層がキャリア供給層と考えられるため,ここではBi量を変化させて実験を行った。その結果,Bi量の増加につれ,常伝導抵抗は極小値を示すことがわかった。また,臨界温度については2201相の場合は極大値を示したが,2212相の場合にはほとんど変化しなかった。この原因についてはキャリア密度のほかに結晶性,電子状態等も含めて今後検討する必要がある。2.他の方法によるキャリア密度制御法の検討:製膜後の熱処理の効果を検討した。600℃程度で窒素中熱処理を行い,キャリア密度の低下を試みた。その結果,処理時間の増加と共に臨界温度および臨界電流密度の低下が見られ,常伝導抵抗は増加した。この処理による結晶性および表面状態の変化はなく,特性の変化がキャリア密度の変化を反映するものであることが示唆された。

基于BI基的氧化物超导体BI_2SR_2CA__2CA_ <N-1> CU_NO_X（BSCCO）也具有一个相位，其相位表现为临界温度超过100K，具体取决于n的值。为了在高临界温度下追求和应用该材料的可能性，有必要评估每个阶段的载体密度，并阐明由于其控制而导致的物理特性的变化（尤其是临界温度的变化）。另一方面，BSCCO是一种难以生产可以获得理论数据的高质量膜的材料。申请人组以前已经开发了一种生长的方法，该方法获得了世界上薄膜临界温度最高的光滑BSCCO薄膜。这项研究研究了BI基氧化物超导体薄膜的载体密度控制，旨在阐明与临界温度等物理性质变化的关系。从这项研究中获得的发现如下所述。 1。通过组成改变载体密度控制方法：在这项研究中，使用了多个溅射装置，因此可以轻松且微妙地改变薄膜的组成。由于BI-O层被认为是BSCCO中的载体供应层，因此我们使用了不同量的BI进行了一个实验。结果，发现正常的传导电阻随着BI的增加而表现出最小值。此外，临界温度是2201相的最大值，但是2212相的最大值几乎没有变化。将来应考虑其原因，包括载体密度，结晶度，电子状态等。2。使用其他方法检查载体密度控制方法：研究膜形成后热处理的效果。在约600°C下进行氮中的热处理以尝试降低载体密度。结果，随着治疗时间的增加，临界温度和临界电流密度降低，正常电导率抗性增加。由于这种处理，结晶度和表面状态没有变化，并且建议性质的变化反映了载体密度的变化。