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

• 批准号: 03210103
• 负责人: 大矢 銀一郎
• 金额: $ 4.8万
• 依托单位: Utsunomiya 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: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03210103/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; 単結晶; 薄膜; 異方的電気伝導; ジョセフソントンネル接合; 超伝導デバイス; スパッタリング; 臨界電流密度

本研究は、酸化物高温超伝導体のデバイス応用を目指しており、その基礎研究として、これまで、YBa_2Cu_3O_<7ーX>薄膜のエピタクシャル成長と高品質化ならびに高電流密度化を中心に研究を進め、成果を得た。今年度は、さらに、そのデバイス化へ向けて、高温超伝導体固有の特徴を活かした概念や方式によるデバイスを開発する目的で、高温超伝導体の層状構造に基づく異方的特徴に着目し、(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2Oy単結晶の結晶自身に内在する固有のデバイス性について検討を行った。得られた成果は以下のようである。1.(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶のジョセフソン接合的振舞いの観測.自己フラックス法により製作された上記バルク結晶(最大寸法:6×4×4mm^3,超伝導転移温度T_c:60〜80K)を用い、その超伝導基礎特性として、構成層に垂直な方向(c軸方向)に電流を流した場合の電流ー電圧特性、臨界電流の温度ならびに磁場依存性、さらにマイクロ波応答特性等を調べた。その結果から、同単結晶は、一般的に、c軸方向に超伝導層ー(常伝導層)ー絶縁層ー(常伝導層)ー超伝導層積層形ジョセフソントンネル接合のアレ-で構成されていることを明らかにした。2.マグネトロンスパッタ法によるY系超伝導薄膜の高電流密度化の研究.単一タ-ゲットを用いたdcマグネトロンスパッタ方式により、Y系酸化物の高臨界電流密度J_cをもつ薄膜の最適製作条件を追及した。その結果、Baーpoorタ-ゲットを用いて高T_cおよび高J_c薄膜を合成するスパッタ条件を明らかにし、77Kゼロ磁場でのJ_cがT_cの向上とともに増大することを示した。さらに、これらの特性を左右する薄膜組成はスパッタ時の酸素分圧に強く依存することがわかった。

This study は, acidification of high temperature and ultra 伝 conductor の デ バ イ ス 応 with を refers し て お り, そ の basic research と し て, こ れ ま で, YBa_2Cu_3O_ 7 ー < X > film の エ ピ タ ク シ ャ ル growth と high-quality な ら び に high current density を center に た を を め, achievement. Our は, さ ら に, そ の デ バ イ ス is changed to け へ て, high temperature and super conductor 伝 inherent の 徴 を live か し た concept や way に よ る デ バ イ ス を open 発 す で る purpose, high temperature and ultra 伝 の conductor layer structure に base づ く 徴 of different parties に with mesh し, Bi, Pb) _2Sr_2CaCu_2Oy 単 の crystallization itself に inner す る inherent の Youdaoplaceholder0 デバ ス sex に て検 て検 て検 ask for を line った. The られた results are as follows: ようである. 1. Vibration measurement of (Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y単 crystalline ジョセフソ ジョセフソ 観. His フ ラ ッ ク ス method に よ り making さ れ た written バ ル ク crystallization (largest inch method: 6 x 4 x 4 mm ^ 3, super 伝 guide planning move temperature T_c: 60 ~ 80 k) を い, そ の super 伝 guide base feature と し て, constitute layer に vertical axis (c) に な direction current を flow し た の current ー electric 圧 characteristic, critical current の temperature な ら び に magnetic field The を modulation べた of dependence, さらに, ロ, ロ, ロ wave 応 characteristics, etc. そ の results か ら, with 単 crystallization は, general に, c axis に 伝 ー guide layer (layer often 伝 guide) ー ー never try layer (layer often 伝 guide) ー super 伝 guide layer product shape ジ ョ セ フ ソ ン ト ン ネ ル joint の ア レ - で constitute さ れ て い る こ と を Ming ら か に し た. 2. Research on <s:1> High current density <e:1> of による Y-series Super伝 conductive thin films by による グネトロ スパッタ スパッタ スパッタ method. 単 タ - ゲ ッ ト を with い た dc マ グ ネ ト ロ ン ス パ ッ タ way に よ り, Y series acidification の high critical current density J_c を も つ film の optimum production conditions を chase and し た. そ の results, Ba ー poor タ - ゲ ッ ト を with い て high T_c お よ び high J_c film を synthetic す る ス パ ッ タ conditions を Ming ら か に し, 77 k ゼ ロ magnetic で の J_c が T_c の upward と と も に raised large す る こ と を shown し た. さ ら に, こ れ ら の features about を す る thin-film は ス パ ッ の acid element points by タ 圧 に strong く dependent す る こ と が わ か っ た.

项目成果

Gin-ichiro Oya: "Observation of Josephson junction-like behaviors in single-crystal (Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y." Japanese Journal of Applied Physics. (1992)

Gin-ichiro Oya：“观察单晶 (Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y 中的约瑟夫森结样行为。”

Mitsumasa Suzuki: "Critical current density and upper critical field in sputter-deposited Y-Ba-Cu-O films." Physica C. 185-189. 2171-2172 (1991)

Mitsumasa Suzuki：“溅射沉积 Y-Ba-Cu-O 薄膜中的临界电流密度和上临界场。”

Gin-ichiro Oya: "Critical current as a function of temperature in superconducting single-crystal(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y." Physica C. 185-189. 2453-2454 (1991)

Gin-ichiro Oya：“超导单晶 (Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_y 中的临界电流与温度的关系。”

Gin-ichiro Oya: "The effect of charged particles on the epitaxy of super-conducting YBa_2Cu_3O_<7->δ films in sputter-deposition." Japanese Journal of Applied Physics. (1992)

Gin-ichiro Oya：“带电粒子对溅射沉积中超导 YBa_2Cu_3O_<7->δ 薄膜的影响”（日本应用物理学杂志）。

Gin-ichiro Oya: "The effect of plasma control on the crystallinity of sputter-deposited YBa_2Cu_3O_<7->δ films." 3rd FED Workshop on High-Temperature Superconducting Electron Devices. 60-61 (1991)

Gin-ichiro Oya：“等离子体控制对溅射沉积 YBa_2Cu_3O_<7->δ 薄膜结晶度的影响。”第三届高温超导电子器件 FED 研讨会 (1991)。