高温超伝導薄膜接合のその場作成とトンネル特性

種々の人工バリヤ及び自然バリヤ、また異なった結晶配向性をもつYBaCuO薄膜を用いて、YBaCuO/I/Pbの薄膜トンネル接合を作成し、その準粒子トンネル特性、ジョセフソン特性を調べてきた。また系統的に得られたデ-タをもとに高温超伝導体のトンネルモデルを構築した。YBaCuO薄膜の電子ビ-ム同時蒸着法による堆積について、MgO、SrT:O_3、LaGaO_3、LaSrGaO_4(001)基板を用いた場合、C軸配向のみが得られた。一方積層デバイスに重要なa(b)軸配向膜は、LaSrGaO_4(100)基板を用いて成長させることに成功した。ただ得られた薄膜はC軸配向領域も一部存在することが認められた。薄膜成長の対するオゾンガス導入はあまり有効でなかったが、原子ラジカルビ-ムを使うと高真空でも超伝導膜が得られることが確かめられた。数nmのMgO、Al_2O_3、Y_2O_3、自然バリヤを挟んだYBaCuO/I/Pb/接合の特性は、C軸、a(b)軸の配向の膜の間で異なった。a(b)軸配向膜の接合ではC軸配向膜に比べギャップの立上りが急峻になり、ジョセフソン電流一電圧特性も非線形性が強いものになった。またジョセフソン電流の大きさもC軸のそれに比べ一桁程度大きく1mA程度であった。しかしマイクロ波照射下のシャピロステップ、磁場印加下のフラウンホ-ファパタ-ンの様子はC軸のそれと変りなかった。一方、YBaCuO薄膜をわざと大気中にさらして作成した自然バリヤ接合では、人工バリヤ接合と異なった結果が得られた。この場合ゼロバイアス異常は見られなく、ゼロバイアスでコンダクタンスが極小となる特性が観測された。以上の様々なトンネルデ-タを考慮して、新しい高温超伝導体のトンネルモデルを構築した。このモデルは通常のトンネル理論に薄膜表面での不均一性、表面の酸素欠損効果、異方性、短いコヒ-レンス長を取り入れたもので、得られた実験結果を定性的に矛盾なく説明できた。

種々の人工バリヤ及び自然バリヤ、また異なった結晶配向性をもつYBaCuO薄膜を用いて、YBaCuO/I/Pbの薄膜トンネル接合を作成し、その準粒子トンネル特性、ジョセフソン特性を調べてきた。また系統的に得られたデ-タをもとに高温超伝導体のトンネルモデルを構築した。YBaCuO薄膜の電子ビ-ム同時蒸着法による堆積について、MgO、SrT:O_3、LaGaO_3、LaSrGaO_4(001)基板を用いた場合、C軸配向のみが得られた。一方積層デバイスに重要なa(b)軸配向膜は、LaSrGaO_4(100)基板を用いて成長させることに成功した。ただ得られた薄膜はC軸配向領域も一部存在することが認められた。薄膜成長の対するオゾンガス導入はあまり有効でなかったが、原子ラジカルビ-ムを使うと高真空でも超伝導膜が得られることが確かめられた。数nmのMgO、Al_2O_3、Y_2O_3、自然バリヤを挟んだYBaCuO/I/Pb/接合の特性は、C軸、a(b)軸の配向の膜の間で異なった。a(b)軸配向膜の接合ではC軸配向膜に比べギャップの立上りが急峻になり、ジョセフソン電流一電圧特性も非線形性が強いものになった。またジョセフソン電流の大きさもC軸のそれに比べ一桁程度大きく1mA程度であった。しかしマイクロ波照射下のシャピロステップ、磁場印加下のフラウンホ-ファパタ-ンの様子はC軸のそれと変りなかった。一方、YBaCuO薄膜をわざと大気中にさらして作成した自然バリヤ接合では、人工バリヤ接合と異なった結果が得られた。この場合ゼロバイアス異常は見られなく、ゼロバイアスでコンダクタンスが極小となる特性が観測された。以上の様々なトンネルデ-タを考慮して、新しい高温超伝導体のトンネルモデルを構築した。このモデルは通常のトンネル理論に薄膜表面での不均一性、表面の酸素欠損効果、異方性、短いコヒ-レンス長を取り入れたもので、得られた実験結果を定性的に矛盾なく説明できた。