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Structural understanding of magnetic superconductor single crystals of rutheno-cuprates opened by precise synthesis by partial melting

通过部分熔融精确合成开启了对钌铜氧化物磁性超导体单晶的结构理解

基本信息

批准号：
21K04860
负责人：
八巻和宏
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は超伝導と磁性が共存し結晶構造内部に超伝導層(S)／（反）強磁性層(F)／超伝導層(S)が原子層のオーダで積層した接合（SFS接合）を含有する新奇固有ジョセフソン接合として期待されるルテニウム系銅酸化物高温超伝導体「単結晶」を申請者が独自に開発してきた「部分溶融法」により合成すること，特に，化学・物理の2つの圧力効果を積極的に活用した精密合成によって，この系の超伝導転移温度を上昇させることである．今年度は特に物理圧力に注目して実験を進めた．前年度立ち上げたフルテック社製超小型加圧炉FTP-50Kを用いて圧力効果による合成の検証に取り組んだ．その結果，数気圧程度の弱高圧下でRuEu-1222相が分解することが明らかになった．そこで，現在，最も研究の進んでいるRuGd-1212系への展開を検討した．その結果，従来，我々の合成手法においては，30 K程度だった超伝導転移温度のオンセットが圧力効果と焼成温度の最適化によって50 K程度まで上昇することを確認した．これは「我々独自の合成手法である部分溶融法においても，多結晶試料における先行研究と同様に，圧力効果によって，超伝導転移温度が上昇することを実験的に実証した」ことになり非常に大きな進展であった．一方で単結晶粒の大きさに関しては当初数十ミクロン大で従来の先行研究に比べ顕著に小さかったものの，条件の最適化で100ミクロン弱程度まで大型化が可能になってきた．圧力による合成の肯定的な実験結果が徐々に得られる様になっており，今後，より一層の条件の精査を進める．

The purpose of this study is to develop a novel intrinsic solution junction (SFS junction) for the superconducting layer (S)/(anti) ferromagnetic layer (F)/superconducting layer (S) within the superconducting and magnetic blue-shift crystalline structure, and to prepare a novel synthesis of the superconducting layer (S)/(anti) ferromagnetic layer (F)/superconducting layer (S) within the atomic layer (SFS junction). Chemistry and physics 2: The pressure effect is actively used in precision synthesis, and the temperature of the system is increased. This year's special physical pressure is increasing. In the past year, the company has made ultra-small pressure furnace FTP-50K to use the middle pressure effect to synthesize the model. The results show that RuEu-1222 phase decomposes at low and high pressures. RugGd-1212 is the most advanced research project in the world. As a result, our synthesis method was confirmed to increase the temperature at 30 K and the temperature at 50 K. This is the first time that we have made great progress in our synthesis method, such as partial melting method, multi-crystalline sample, pressure effect, ultra-conductivity shift temperature increase, etc. The size of a single crystal particle is related to the size of the original tens of thousands of particles. In the past, the size of the crystal particle is smaller than that of the original crystal particle. The optimization conditions are 100 thousand. In the future, the detailed investigation of the conditions of each layer shall be carried out.