酸化物超電導薄膜の機械的特性及び超電導特性の評価

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本研究は,薄膜作製用のrfマグネトロンスパッタ装置を試作し,それを用いて,マイカ(001)薄板上に(111)に配向した銀膜,さらにその上に熱処理なしでc軸に配向したYBaCuO膜を作製し,その超電導特性の評価を行ったものである.rfマグネトロンスパッタ装置は陰極に陰極近傍のイオンの生成効率を高めるように内部に同心円上にマグネットを配置したマグネトロン陰極を採用した.基板は陽極上と両極軸から90°ずらした位置に配置して,基板配置による膜組成の影響を検討できるようになっている.まず,rfマグネトロンスパッタ法によりマイカ(001)上に銀(111)配向膜を作製するための最適条件の検討を行った.X線分析結果から,基板温度200℃,電源出力40W,スパッタ時間40分で厚さ約2μmの銀(111)配向膜が作製できることがわかった.また銀(111)配向膜の結晶方位を調べるために極点X線分析を行った結果,結晶方位も揃ったほぼ単結晶に近い銀(111)高配向膜であることがわかった.次に,得られた銀(111)高配向膜を用いてYBaCuO膜の合成条件を検討した.超電導特性の評価は交流磁化率による臨界温度の測定により行った.基板温度と酸素分圧について検討を行った結果,基板温度620℃,酸素分圧6.36×10^<-3>Torr,電源出力150W,スパッタ時間180minで合成を行うことにより,膜厚1μmで臨界温度84KのYBaCuO膜が得られることがわかった.またその条件で作製した膜のX線分析結果からYBaCuO膜はc軸に配向していることがわかり,さらに極点X線分析結果からa,b軸も銀(111)に沿った三方向に結晶方位が揃っていることがわかった.