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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

高温超导单晶薄膜生长基础研究及超导电子器件应用

基本信息

批准号：
01644501
负责人：
大矢銀一郎
金额：
$ 6.53万
依托单位：
Tohoku 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 1991
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

In this paper, the purpose of this study is to provide guidance for the realization of superconductivity electron in high temperature superconductivity materials (YBa_2Cu_3O_<7-δ>), and to evaluate the properties of high quality thin films. This year, YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin film growth, as-grown, high temperature superconducting thin film growth, low temperature and high critical current density were studied. The following results were obtained. 1. Study on the growth of YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin films. (1)YBa_2Cu_3O_<7-δ> thin films were successfully grown on SrTiO_3(110) substrates at 580-650℃. The critical temperature of as-grown films is 63K. The thin film contains insufficient acid. (2)After the growth of the film, the critical temperature of the film and the surface smoothness of the film are improved by ultraviolet irradiation at 500℃ for 1 time. Low substrate temperature, high quality crystalline film production, film UV irradiation, activation of the film, very high temperature 2. Study on the high current density of Y-based superconducting thin films. (1)dc High pressure, P <Ar+O2>=300mTorr, Po2 =3mTorr, Y1Ba_<1.6>Cu_3O_y-2, substrate-to-substrate distance up to 40mm, critical temperature of 87K. In this case, the substrate temperature is 770℃. (2)Superconducting phase ~ 680℃ above. (3)Magnetic field dependence of critical current density at 77K for samples, critical temperature at ~ 85K for thin films with high critical current density are obtained.