高温超伝導の科学:高温超伝導体の電子機能の発現と探索

平成6年度は最終年度であり、これまでの超伝導の諸電子機能の具体的解明を中心に研究を進めた。電界効果については、YBCOにヘテロ接合するSrTiO_3,BaTiO_3など様々なペロブスカイト結晶の相性をを調べたところ、超薄膜YBCOがヘテロ界面から熱拡散により劣化していることが明らかになった。種々の材料を探索した結果、結論としてPbTiO_3が最良ということがわかった。また電界のYBCO粒界接合のジョセフソン特性へ及ぼす影響について調べた結果、電界による接合の臨界電流密度変調が、SNS接合のN層(粒界)におけるキャリア密度(n)とそれに伴うコヒーレンス長の変化で説明できることがわかった。。これまで謎の多い近接効果の研究については、YBa_2Cu_3O_<7-y>/PrBa_2Cu_3O_y(PBCO)/YBa_2Cu_3O_<7-y>接合の準粒子輸送機構、超伝導電流輸送機構について実験的に解析した。その結果、準粒子はPBCOが内包する局在準位を介してトンネルしていることが明らかとなった。一方、ク-パ-対は1個の局在準位を介した共鳴トンネル現象が主な伝導機構となっていることが判明した。LaGaO_3などのバリアを用いたSISトンネル接合の作製について、新たに購入した高速堆積可能な超伝導薄膜成膜装置を用いて行ったが、原子の拡散、表面モフォロジーを含めての最適な条件出しがまだ得られていない。しかしBa_<1-x>K_xBiO_3薄膜をバイクリスタル基板上に堆積することにより、ほぼ理想に近いジョセフソントンネル接合が得られるようになった。準粒子注入効果は、トンネル接合を介して準粒子をYBCO薄膜へ注入する実験についてかなりの進展があった。具体的にPb(orAu)/MgO/YBCOトンネル接合を用いた実験で、電流利得が得られたほか、数々の興味ある事実が見い出された。

平成6年度は最終年度であり、これまでの超伝導の諸電子機能の具体的解明を中心に研究を進めた。電界効果については、YBCOにヘテロ接合するSrTiO_3,BaTiO_3など様々なペロブスカイト結晶の相性をを調べたところ、超薄膜YBCOがヘテロ界面から熱拡散により劣化していることが明らかになった。種々の材料を探索した結果、結論としてPbTiO_3が最良ということがわかった。また電界のYBCO粒界接合のジョセフソン特性へ及ぼす影響について調べた結果、電界による接合の臨界電流密度変調が、SNS接合のN層(粒界)におけるキャリア密度(n)とそれに伴うコヒーレンス長の変化で説明できることがわかった。。これまで謎の多い近接効果の研究については、YBa_2Cu_3O_<7-y>/PrBa_2Cu_3O_y(PBCO)/YBa_2Cu_3O_<7-y>接合の準粒子輸送機構、超伝導電流輸送機構について実験的に解析した。その結果、準粒子はPBCOが内包する局在準位を介してトンネルしていることが明らかとなった。一方、ク-パ-対は1個の局在準位を介した共鳴トンネル現象が主な伝導機構となっていることが判明した。LaGaO_3などのバリアを用いたSISトンネル接合の作製について、新たに購入した高速堆積可能な超伝導薄膜成膜装置を用いて行ったが、原子の拡散、表面モフォロジーを含めての最適な条件出しがまだ得られていない。しかしBa_<1-x>K_xBiO_3薄膜をバイクリスタル基板上に堆積することにより、ほぼ理想に近いジョセフソントンネル接合が得られるようになった。準粒子注入効果は、トンネル接合を介して準粒子をYBCO薄膜へ注入する実験についてかなりの進展があった。具体的にPb(orAu)/MgO/YBCOトンネル接合を用いた実験で、電流利得が得られたほか、数々の興味ある事実が見い出された。