高温酸化物超伝導体と金属の常温接合

表面活性化による常温接合は,超高真空中で金属表面をイオン衝撃により清浄化し活性化することによって,低エネルギ-で金属ー異種材料の接合を実現する手法である。本研究ではこの手法を高温酸化物超伝導体,特にYBa_2Cu_3O_<7ーX>焼結体と多結晶Alの接合に適用した。焼結体の表面は焼結のままの状態でかなりラフであるにも関わらず,かなりの強固の接合が得られた。界面抵抗は77Kで3〜9×10^<ー9>Ωm^2であった。77Kから92Kの間,抵抗の温度係数は正で金属的であるが,抵抗値は電流にも依存し接合は完全なオ-ミックではない。電流値が大きい場合ジュ-ル熱による界面抵抗の増加も予想されるが,今回そのような影響はないことを確かめた。また電圧特性は極性に依存しない。本手法による接合は従来の蒸着法によるAl,Inなどの活性金属とYBCOの接合よりも3桁以上抵抗値が小さく,またわずかながら非オ-ミック特性を示すものの,接合は金属的で,従来の手法で報告されている半導体的な界面特性ではないという点でユニ-クな結果となっている。Alなどの酸素との親和性の大きい活性金属は一般に酸化物系超伝導体と反応しやすいと言われているが,今回の結果は必ずしもそれに従わない。その理由は現在のところ定かではないが,接合前のイオン衝撃によってAl表面には酸素を固溶した数nm厚のダメ-ジ層が形成され,これを介して接合しているための影響とも考えられる。

表面活性化による常温接合は,超高真空中で金属表面をイオン衝撃により清浄化し活性化することによって,低エネルギ-で金属ー異種材料の接合を実現する手法である。本研究ではこの手法を高温酸化物超伝導体,特にYBa_2Cu_3O_<7ーX>焼結体と多結晶Alの接合に適用した。焼結体の表面は焼結のままの状態でかなりラフであるにも関わらず,かなりの強固の接合が得られた。界面抵抗は77Kで3〜9×10^<ー9>Ωm^2であった。77Kから92Kの間,抵抗の温度係数は正で金属的であるが,抵抗値は電流にも依存し接合は完全なオ-ミックではない。電流値が大きい場合ジュ-ル熱による界面抵抗の増加も予想されるが,今回そのような影響はないことを確かめた。また電圧特性は極性に依存しない。本手法による接合は従来の蒸着法によるAl,Inなどの活性金属とYBCOの接合よりも3桁以上抵抗値が小さく,またわずかながら非オ-ミック特性を示すものの,接合は金属的で,従来の手法で報告されている半導体的な界面特性ではないという点でユニ-クな結果となっている。Alなどの酸素との親和性の大きい活性金属は一般に酸化物系超伝導体と反応しやすいと言われているが,今回の結果は必ずしもそれに従わない。その理由は現在のところ定かではないが,接合前のイオン衝撃によってAl表面には酸素を固溶した数nm厚のダメ-ジ層が形成され,これを介して接合しているための影響とも考えられる。