Development of heavily impurity doped Q-carbon high-Tc superconductor by an adjusted pulsed laser annealing technique

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本年度はレーザーガスの供給が不可能になったため、エキシマレーザーに代わりYAGレーザーを使う成膜装置システムを建設した。使用できる波長は266および355 nmである。これらの波長はエキシマレーザー（248 nm）よりも長く、したがってレーザーエネルギーが小さくなっている。波長が変わるとQカーボンの生成条件も変わるため、本年度は新システムでQカーボンを作製するための条件を見出すことに注力した。試料の作製方法には調節パルスレーザーアニール法を用いた。原料炭素膜のsp3量を70%に固定し、膜厚とレーザーの出力を変数として試料作製を行った。得られた試料を放射光光電子分光と放射光X線磁気円二色性測定により評価し、Qカーボンが形成されているかどうかを調べた。その結果、放射光光電子分光測定からはパルスレーザーアニール（波長355 nm）をすると膜内のsp3量が減少する様子を観測した。また、Qカーボンの形成を示すsp3量80%には到達していないことも分かった。放射光X線磁気円二色性測定からはQカーボンに特徴的な室温強磁性的な様子を検出できなかった。これらの評価の結果は現状ではQカーボンが得られていないことを示している。走査電子顕微鏡観察からレーザー照射後の試料では溶融の跡が見られるため、膜自体の温度は十分に上昇している。Qカーボン形成に至らないのは急冷速度が不十分であるためとわかる。Qカーボンの作製のためには急冷速度を上げるために熱伝導のよい基板を用いるなどの工夫をする必要がある。