Bi系酸化物高温超伝導体薄膜の電気的特性への微細構造の影響に関する研究

微观结构对Bi基氧化物高温超导薄膜电性能的影响研究

基本信息

批准号：
12016205
负责人：
井上真澄
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

超伝導デバイスの重要性が高まる高周波での応用においては薄膜の表面抵抗の低いことが重要になるが,臨界温度が高いBi系酸化物超伝導体(BSCCO)は良質な薄膜の作製が困難なため,YBCO薄膜に比べて研究例が少なく,表面抵抗に影響を及ぼす因子についてもよくわかっていない。本研究では高品質BSCCO薄膜作製技術を用い,表面抵抗のより低い薄膜を目指して,2212相および2223相薄膜の表面抵抗と薄膜微細構造の関係に注目し,主にインターグロースの影響について検討した。得られた知見を以下に述べる。1.製膜条件等の薄膜微細構造への影響の評価:製膜条件あるいは熱処理によるインターグロース量,粒塊径などの微細構造の違いを評価し,その可変範囲を把握した。これを基に電気的特性測定用試料を作製した。2.電気的特性の評価および微細構造の影響の検討:表面抵抗,臨界温度,臨界電流密度などの電気的特性を評価した。YBCO薄膜では,表面抵抗が粒界での損失に影響されていることを示唆する,残留表面抵抗の粒径・臨界電流密度積依存性が報告されているが,BSCCO薄膜ではそのような依存性は見られなかった。一方,BSCCOで起こりやすいインターグロースの影響を2212相/2223相インターグロース薄膜について調べたところ,BSCCO薄膜の残留表面抵抗はインターグロース量に依存することがわかった。2223相の割合の増加につれて残留表面抵抗は減少し,2223相単相では0.5mWという低い値が得られた。インターグロース量に対する残留表面抵抗の変化率はインターグロース量が小さい単相付近の領域で大きい。臨界温度,臨界電流密度についても単相付近での変化率が大きく,2223相単相付近で最も高い値を示した。このような変化の一因として,異なる相の間でのキャリア分布の変化が生じて各相のキャリア濃度が変化することが考えられた。

薄膜的低表面电阻在超导器件日益重要的高频应用中非常重要，但制造高质量的Bi基氧化物超导体（BSCCO）薄膜非常困难，因此其临界温度很高。与YBCO薄膜相比，研究实例较少，而且影响表面电阻的因素尚不清楚。在本研究中，我们重点研究了2212相和2223相薄膜的表面电阻与薄膜微观结构之间的关系，主要研究了共生的影响，采用高质量的BSCCO薄膜制造技术，目标是具有以下性质的薄膜：较低的表面电阻。所得结果描述如下。 1.评价成膜条件对薄膜微观结构的影响：评估由于成膜条件或热处理造成的共生量和颗粒尺寸等微观结构的差异，并了解变化范围。基于此，制备用于测量电特性的样品。 2.电性能评价和微观结构影响的检验：评价表面电阻、临界温度、临界电流密度等电性能。据报道，在YBCO薄膜中，残余表面电阻取决于晶粒尺寸和临界电流密度乘积，这表明表面电阻受到晶界损耗的影响，但在BSCCO薄膜中，没有观察到这种依赖性。没有看到。另一方面，当研究BSCCO中容易发生的共生对2212相/2223相共生薄膜的影响时，发现BSCCO薄膜的残余表面电阻取决于共生的量。随着2223相比例的增加，残余表面电阻降低，单2223相可获得低至0.5mW的值。在共生量较小的单相附近的区域中，残余表面电阻相对于共生量的变化率较大。临界温度和临界电流密度的变化率在单相附近较大，在2223单相附近表现出最高值。这些变化的原因之一被认为是不同相之间载流子分布的变化，导致各相中载流子浓度的变化。