高温超伝導薄膜の紫外線励起原子層エピタキシ-

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Bi系超伝導体薄膜の分子線エピタキシ-において、同時蒸着法による層構造の制御および薄膜の成長機構の解明を試みた。{実験}超高真空チャンバ-内でBi,Sr,Ca,Cuの金属を蒸着源としてクヌ-センセルより分子線を発生させ、オゾン発生装置により発生させた10%のオゾンを含んだ酸素ガスをノズルより加熱した基板に吹き付ける。基板はSrTiO_3(100)を〈110〉方向に0ー6ﾟオフさせたものを使用した。基板温度は600〜670℃、酸素の背圧は2_x10^<-5>Torrとした。評価はRHEEDおよびX線回折を用いた。{結果}ジャスト、オフ基板共にRHEED強度には層状成長を示す振動がみられ、その周期は2201相、2212相それぞれのユニット層厚の半分の成長時間に相当している。オフ基板上では、オフ角が4ﾟ、6ﾟでは単一ドメインの薄膜が得られるが、2ﾟではa、b軸が揃っていないツイン構造のものが得られた。また、6ﾟオフの基板では、表面のステップが周期的であることを示すRHEEDパタ-ンのストリ-クの分裂が観測された。その周期は11nmであり、オフ角6ﾟから、ステップの高さは1.2nmとなる。すなわち2201層の半ユニット層の高さを持ったステップが周期的に並んでいる事を示している。以上の結果から、同時蒸着法の膜厚制御はRHEED振動の観察により可能であり、面内方向もオフ基板の使用により方位を揃えることが出来ることを示した。