帯溶融法による酸化物超伝導体薄膜の単結晶化とジョセフソン接合への応用

带熔法单晶化氧化物超导薄膜及其在约瑟夫森结中的应用

• 批准号: 01644504
• 负责人: 奥山 克郎
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01644504/
• 关键词: 酸化物高温超伝導薄膜; 帯溶融法; 超伝導薄膜の結晶化

本研究の目的は、基板上に成膜したアモルファスまた多結晶YBCOを、帯溶融法により単結晶化するプロセス技術を明かにし、ブリッジ型ジョセフソン接合へ応用することである。そのため、酸素雰囲気中で帯溶融の行える赤外線照射による帯溶融装置を試作した。2mmのスリットを通して試料薄膜に赤外線が照射され、800〜1000℃まで加熱可能であり、ステップモ-タ-により試料は0.3〜15mm/minの速度で移動できる。この装置を用いて、MgO基板にDCマグネトロンスパッタ法により形成したアモルファスおよび多結晶YBCO薄膜の帯溶融を試み、X線回折、SEM観察および抵抗-温度特性を測定した。1.アモルファスYBCO膜を850、900950℃で帯溶融を行ったところ、処理温度が高い程C軸配向を示し、金属的抵抗-温度特性を示した。Tcオンセットは75K、Tcゼロは35Kであった。SEMによる表面と断面観察によれば、帯溶融処理後のYBCO膜は多結晶であった。2.基板温度400℃でスパッタした多結晶YBCO膜を、同様に帯溶融処理を行なった。アモルファス膜を出発材料とした時に比べ、YBCOのC面からのX線回折強度が強くなり、再結晶化しやすいこと、帯溶融温度が900℃でも金属的な抵抗-温度変化を示すことが分かった。3.帯溶融処理をしたYBCO膜を、酸素中900℃30分の酸素取り込み処理を行った。Tcオンセットの向上はみとめられたが、不純物相の成長も同時に起こることが分かった。4.今後は、ストイキオメトリックな出発薄膜を形成し、帯溶融温度と試料移動速度の組合わせを工夫して、帯結晶化をめざしたい。また、MgOスパッタ膜の段差部を利用したジョセフソン素子を作成したい。

The purpose of this study is to clarify the application of multi-crystalline YBCO film formation on substrates by melt crystallization technology. The melting device was tested by infrared irradiation. 2mm thick film is irradiated by infrared ray, heated at 800 ~ 1000℃, and the sample moves at a speed of 0.3 ~ 15mm/min. The device was used for the determination of DC generation on MgO substrates, formation of polycrystalline YBCO films, and melting test, X-ray reflection, SEM observation, and resistance-temperature characteristics. 1. YBCO films at 850 and 900 950 ℃ melt at different temperatures, C-axis alignment at high temperatures, resistance-temperature characteristics of metals. Tcオンセットは75K、Tcゼロは35Kであった。SEM observation of the surface of the YBCO film after melting treatment 2. Substrate temperature 400℃, temperature 400 ℃. When the film is released, the X-ray reflection strength of the C-plane of YBCO is strong, the recrystallization temperature is high, and the melting temperature is 900℃. The resistance-temperature variation of the metal is shown. 3. YBCO film is dissolved in water at 900℃ for 30 min. Tc 4. In the future, there will be a combination of time and crystallization for the formation of thin films, melting temperature and sample movement speed. The MgO film is made up of the following components:

项目成果

K.Okuyama,S.Ohshima,T.Kawarada: "Recrystallization of YBCO thin films by zone-anneal technique" Jpn.J.Appl.Phys.

K.Okuyama、S.Ohshima、T.Kawarada：“通过区域退火技术实现 YBCO 薄膜的再结晶” Jpn.J.Appl.Phys。