高温超伝導80K相Bi系単結晶基板を用いたSーNーS構造デバイスの作製とその評価

高温超导80K相Bi基单晶衬底S-N-S结构器件的制作与评价

• 批准号: 02226222
• 负责人: 徳高 平蔵
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tottori 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: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02226222/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; BiーSrーCaーCuーOバルク単結晶; 表面組成分析; 超伝導デバイス; 化学結合状態分析; 表面構造; 反射型高速電子線回折; 低速電子線回折

80K相BiーSrーCaーCuーO(Bi系)バルク単結晶の清浄表面上に金属あるいは絶縁物をエピタキシャル成長させる。その上に、超伝導体をエピタキシャル成長させることによって、超伝導体S_1(酸化物高温超伝導バルク単結晶)ー金属N(Ag,Auなど),絶縁体I(Y_2O_3,Bi_2O_3など)ー超伝導体S_2(Pb,Nb、最終的には酸化物超伝導薄膜)構造を持つ超伝導エレクトロニクスデバイスを作製する。本研究は、デバイスの作製と各々のエピタキシャルさせた表面を種々の表面分析法により評価することを目的としている。主な研究成果を箇条書にする。(1)大型でしかも高品質な80K相Bi系バルク単結晶の作製条件を明らかにした。Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.7:0.3:1:1:2の原材料組成を用いて、940℃の溶融温度と830℃の炉冷開始温度で作製することにより、7K相とのインタ-グロ-スの極めて少ない大型の単結晶(板状で5×5mm^2の大きさ)を作製することができた。(2)表面が平坦なBi系超伝導薄膜の作製条件を明らかにした。rfマグネトロンスパッタ法により、混合粉末タ-ゲットを用いて基板温度400℃で堆積し、大気中でポストアニ-ルを行うことによって表面が非常に平坦で80K単相の薄膜を得ることができた。(3)80K相Bi系バルク単結晶の清浄表面が大気中劈開し真空中での加熱、あるいは真空中劈開により得られることを明らかにした。(4)平坦なBi系超伝導薄膜の表面は、不純物層で覆われていることを明らかにした。(5)80K相Bi系バルク単結晶表面上にAgが島状エピタキシャル成長している。(6)SiやNbは、バルク単結晶表面上に島状成長している。(7)SーIーSやSーNーS構造を持つ超伝導デバイスを作製するためには、Bi系バルク単結晶表面上に層状成長する金属や絶縁体を開発する必要がある。

On the clear surface of the 80K phase Bi-Sr-Ca-Cu-O(Bi-based) Baluk single crystal, there are many metallic impurities growing on it. Superconductor S_1(acid high-temperature superconductor) metal N(Ag,Au), insulator I(Y_2O_3, Bi_2O_3) Superconductor S_2(Pb,Nb, final acid superconductor film) structure for the preparation of superconductors. This study aims to evaluate the effects of surface analysis on the production of surface proteins. The main research results are listed in the article. (1)The production conditions of large-scale, high-quality, 80K phase Bi system crystals are clearly defined. Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.7:0.3: 1:2 raw material composition, melting temperature of 940℃ and furnace cooling start temperature of 830℃ are used for production. (2)The preparation conditions of Bi-based superconducting thin films with flat surface are clear. RF production process, powder mixture, substrate temperature 400℃, deposition, high temperature, powder mixture, thin film, very flat surface, 80K single phase, etc. (3) 80K Bi system crystal clear surface is cracked in high temperature, heated in vacuum, and cracked in vacuum. (4)The surface of the Bi-based superconducting thin film is covered with impurities. (5) Ag island-like growth on the surface of 80K Bi system crystals. (6)Si Nb is grown in islands on the crystal surface. (7)S It is necessary to develop a layered metal insulator on the surface of a Bi-based crystal to maintain a high conductivity structure.

项目成果

K.Nishimori et al.: "SURFACE STUDY OF SINGLE CRYSTAL 80K BiーSrーCaーCuーO SUPERCONDUCTOR WITH Si AND Nb BY RHEED AND XPS DEPTH PROFILE" APPLIED SURFACE SCIENCE. (1991)

K. Nishimori 等人：“通过 RHEED 和 XPS 深度剖面对单晶 80K Bi-Sr-Ca-Cu-O 超导体进行表面研究”（1991 年）。

S.Kishida et al.: "THE PREPARATION CONDITIONS AND CHARACTERISTICS OF THE BiーSrーCaーCuーO SINGLE CRYSTALS" JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH. 99. 937-941 (1990)

S.Kishida 等人：“Bi-Sr-Ca-Cu-O 单晶的制备条件和特性”《晶体生长杂志》99. 937-941 (1990)。

S.Kishida et al.: "XPS Studies of 80KーPhase BiーSrーCaーCuーO Single Crystals" JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 29. L438-L440 (1990)

S.Kishida 等人：“80K 相 Bi-Sr-Ca-Cu-O 单晶的 XPS 研究”日本应用物理学杂志 29。L438-L440 (1990)

H.Tokutaka et al.: "SURFACE CHARACTERIZATIONS OF BiーSrーCaーCuーO THIN FILMS AND BULK SINGLE CRYSTALS" APPLIED SURFACE SCIENCE. (1991)

H.Tokutaka 等人：“Bi-Sr-Ca-Cu-O 薄膜和块状单晶的表面特性”应用表面科学 (1991)。

S.Kishida et al.: "THE PREPARATION CONDITIONS OF THE FLAT 80KーPHASE BiーSrーCaーCuーO THIN FILMS BY RF MAGNETRON SPUTTERING" APPLIED SURFACE SCIENCE. (1991)

S.Kishida 等人：“通过射频磁控溅射法制备 80K 相 Bi-Sr-Ca-Cu-O 薄膜的制备条件”应用表面科学 (1991)。