MBE法によるビスマス系高温超伝導体の薄膜形成と新しい高温超伝導薄膜の人工設計

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1.良質のBi_2Sr_2Ca_<nー1>Cu_nO_y単結晶薄膜のシャッタ-制御,オゾン酸化法を使ったMBEその場成長今年度,新たに斜方晶に歪んだペロフスカイト構造のNd:YAlO_3基板を使用することにより,Bi_2Sr_2Ca_<nー1>Cu_nO_y特有の変調構造に関し,双晶構造のない薄膜のその場成長に成功した.n=1〜3相に関し,実際に実験を行い,その全てで成功した.特にバルク単結晶の得られないn=3相でT_c=82K(零抵抗温度),室温での抵抗率〜200μΩcmという良質の非双晶薄膜が得られたことは,準安定相,非平衡相の薄膜成長という観点から重要である.2.人工格子の形成n=1,2相の超薄膜(単位格子教層程度以下の薄い単結晶に近い薄膜)の作製を行い,X線回折強度のラウエ関数による振動,RHEED観測等から実際に超薄膜が形成されていることを確認した.またn=3相1単位格子とn=1相1,2,3,4単位格子との超格子を作製し,これもX線回折強度を計算値との一致から,超格子の形成を確認した.さらにCuO_2面が合計で6枚になるn=1とn=2相の超薄膜ヘテロ積層構造とも言うべき構造の作製を行った.3.薄膜の物性評価及び物性研究作製した薄膜については,超伝導と構造,膜厚との相関,面抵抗と超伝導性との相関等の基礎的研究を行った.またX線回折回折強度のラウエ関数による振動の観測により,構造の同定に非常に有効であることを示した.我々は高温超伝導体薄膜ではおそらく初めて500A^^ﾟを越える膜で振動を観測した.我々の薄膜はSOR光による高エネルギ-の分光測定にもたえる膜であり,測定を行った.また電子エネルギ-損失分光(EELS)による測定が薄膜,特に超薄膜,超格子,超薄膜ヘテロ積層構造の研究に有効であることを示した.