高温超伝導体単結晶薄膜の育成と超伝導電子素子応用に関する基礎研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は、酸化物高温超伝導材料(YBa_2Cu_3O_<7-δ>)を用いた超伝導電子素子実現を目指すものであり、その基礎研究としての高品質薄膜の製作ならびにその特性評価・解明が当面の目的である。本年度は、YBa_2Cu_3O_<7-δ>スパッタ薄膜について、as-grownで高温超伝導となる薄膜のエピタキシャル成長とその低温化、ならびに高臨界電流密度化について検討を行ない、以下の成果を得た。1.YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜のエピタキシャル成長に関する研究。(1)対向タ-ゲット式rfマグネトロンスパッタ法により、SrTiO_3(110)基板上に、580-650℃で、YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜のエピタキシャル成長に成功した。as-grown薄膜の臨界温度は高々63Kであった。薄膜の酸素含有が不充分であると思われる。(2)エピタキシャル薄膜の成長後、500℃で、酸素中1時間の紫外線照射を行なうことにより、薄膜の臨界温度と表面平滑性に改善がみられた。低基板温度で、高品質単結晶薄膜を製作するうえで、薄膜への紫外線照射は、酸素の活性化および薄膜の励起を促すことから、非常に有効でるといえる。2.Y系超伝導薄膜の高電流密度化に関する研究。(1)dcマグネトロンスパッタ法により、P_<Ar+O2>=300mTorr、Po_2=3mTorrの高ガス圧で、Y_1Ba_<1.6>Cu_3O_yタ-ゲットを使用し、基板-タ-ゲツト間距離が40mmのとき、87Kの臨界温度をもつ薄膜を製作できた。この場合の基板温度は770℃である。(2)超伝導相は〜680℃以上で得られた。(3)得られた試料の77Kにおける臨界電流密度の磁場依存性から、高臨界電流密度の薄膜を得るには、〜85Kの臨界温度が必要である。