帯溶融法による酸化物超伝薄膜の単結晶化と単一接合マイクロブリッジの作成

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本研究の目的は、基板上に成膜したアモルファスYBCOを、帯融法により単結晶化するプロセス技術を明らかにし、マイクロブリッジ型ジョセフソン素子への応用することである。本年度は、まず(1)ストイキオメトリックなアモリファスYBCO膜をDCマグネトロンスパッタ法により形成するためのタ-ゲット組成の検討を行い、Y:Ba:Cu=1:2.7:3の組成が最適であることを明らかにした。 (2)MgO基板上に形成したアモルファスYBCO膜を赤外線集光による帯溶融装置を用いて、900〜1000℃、走引速度0.15〜0.6mm/min、酸素雰囲気中で帯溶融を行った。980℃の帯溶融により、アモルファスYBCO膜は多結晶膜となり、配向性もみられたが、半導体的でありTcエンドは50K以下であった。 (3)基板のMgOと0.3μmのYBCO膜の間に、200〜5000A^・のAg薄膜を中間層として挿入し、Ag中間層が帯溶融後のYBCO膜の結晶性と超伝導特性に与える効果を調べた。200〜1000A^・のAgの中間層がある場合、帯溶融温度が920℃においても、結晶粒は直径約2μmに成長し、Ag中間層の無い場合に比べ数倍であった。帯溶融温度を上昇させると、結晶粒の成長と、C軸配向が進み、980℃では直径10μm以上の板状結晶が得られた。帯溶融温度の上昇と共にTcも向上し,980℃ではTcオンセット90K,Tcエンド75Kとなった、Ag中間層の厚さを4800A^・とした時は、結晶粒も小さく、抵抗ゼロも得られなかった。以上より、Ag中間層は、帯溶融後のYBCOの特性改善に効果的であり、0.3μmのYBCO膜に対し、Ag500〜1000A^・が最適であることが分かった。 (4)今後は、YBCO膜を〜10μmの幅のスリットとして、帯溶融による単結晶化を試みる。