固体表面反応を利用した酸化物超伝導薄膜原子層の段階的形成

利用固体表面反应逐步形成氧化物超导薄膜的原子层

• 批准号: 03211210
• 负责人: 川合 真紀
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 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-03211210/
• 关键词: 分子線エピアキシ-法; 酸化物超伝導体; 結晶成長; 歪格子の緩和; Bi_2Sr_2CuOx

本研究では、膜形成過程における固体表面上での金属原子の配列構造、電子状態を明らかにしつつ表面層を一層ずつの単位で制御、展開し、新しい表面相を創製することを目指している。本年度は、前年度に引続き分子線エビタキシ-法により低温低圧条件にて合成したBi系2201相に関し、格子整合性のよい酸化物結晶基板状に形成した歪格子の格子緩和、およびBi系2212相の電子状態に関し検討した。上述の低温MBE法は、清浄化した基板結晶上に、室温で、Bi系超伝導相の構成元素を金属状態で、格子内の順序に従って供給した上で、単位格子毎に酸化結晶化する行程を繰り返すことによって層形成する方法である。このMBE法の利得を明らかにする目的で、結晶化に要する見かけの活性化エネルギ-を求めた。その結果、本低温MBE法で、単位格子毎に結晶化をとることによる結晶化の活性化エネルギ-は50ー60kJ/molとなった。この活性化エネルギ-の値は、Bi系2201、2212相いずれの場合は同程度であった。この値は、バルク試料におけるアモルファス相からの結晶化の活性化エネルギ-400kJ/mol、と比較して1/100程度の著して小さいものとなっている。結晶化の活性化エネルギ-が小さい低温MBE法では、基板との相互作用が大きく格子歪をもつ薄膜が成長する。チタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)上のBi系2201相は超薄膜の状態では、格子歪を有することがこの格子歪には、薄膜の膜厚が増加するに従い緩和される。Bi系2201相の膜厚に対する薄膜の平均格子定数を求めたところ、2201相のc軸長の1/2を単位として4ー5ユニットまでの間で急激な歪緩和が起こり、その後はBi系2201相に固有の格子定数をもつ薄膜が成長していくことが示された。また、この様にして作製した、Bi系2212相に関して、光吸収スペクトルを観測することにより、その電子状態を考察した。

In this study, the arrangement structure and electronic state of metal atoms on solid surfaces during film formation are clearly defined, and the surface layer is formed into a single layer, which is controlled, developed, and newly formed. This year, compared with the previous year, the synthesis of Bi-based 2201 phase by molecular line technology under low temperature and low pressure conditions is related to the formation of lattice integration and the electronic state of Bi-based 2212 phase. The low-temperature MBE method described above is a method of forming a layer on a substrate by cleaning the substrate at room temperature, by supplying the constituent elements of the Bi system superconductor phase in a metallic state, by adding the elements to the lattice in a sequential manner, and by acidifying the lattice in a single order. The MBE method has the advantages of clarity, crystallization and activation. The results of this low-temperature MBE method show that the crystallization of the single lattice is 50 kJ/mol. The activity of the active phase is different from that of Bi system 2201 and Bi system 2212. The value of this sample is-400 kJ/mol, and the activity of crystallization is 1/100 of that of the sample. Crystallization and activation process-Low temperature MBE method for the growth of thin films due to the interaction between substrates Bi-based 2201 phase films on SrTiO_3 substrates are characterized by a thin film thickness and lattice distortion. The average lattice constant of Bi-2201 phase film thickness is calculated. The electronic state of Bi system 2212 is investigated.

项目成果

Rika SEKINA,Shiro KAMBE,Maki KAWAI and Yasuhiro MURAKOSHI: "Changes in the Cu KーEdge XANES of Bi 2201 Phase by N_2 Annealing" Physica C. 185ー189. 923-924 (1991)

Rika SEKINA、Shiro KAMBE、Maki KAWAI 和 Yasuhiro MURAKOSHI：“N_2 退火导致 Bi 2201 相的 Cu K 边缘 XANES 的变化”Physica C. 185-189 (1991)。

Akihisa YANASE,Maki KAWAI: "Optical Propeties of Ultrathin Films of Bi_2(Sr,Ca)_3Cu_2O_X Formed at 673 K" Appl.Phys.Lett.,in press.

Akihisa YANASE、Maki KAWAI：“673 K 下形成的 Bi_2(Sr,Ca)_3Cu_2O_X 超薄膜的光学性质”Appl.Phys.Lett.，出版中。

Maki KAWAI,Shunji WATANABE and Takashi HANDA: "Molecular Beam Epitaxy of Bi_2Sr_<1+X>Cu_XO_y(x=1,2)Ultra Thin Film at 300 C." J.Crystal Growth. 112. 745-752 (1991)

Maki KAWAI、Shunji WATANABE 和 Takashi HANDA：“300 C 下 Bi_2Sr_<1 X>Cu_XO_y(x=1,2) 超薄膜的分子束外延。”

Maki KAWAI,Akihisa YANASE,Ziyuan LIU,Masami MORI,Shunji WATANABE and Takashi HANADA: "Ultra Thin Film of Bi Cuprate Grown by a Low Temperature Molecular Beam Epitaxy" Physica C. 185ー189. 2057-2058 (1991)

Maki KAWAI、Akihisa Yanase、Ziyuan LIU、Masami MORI、Shunji WATANABE 和 Takashi HANADA：“低温分子束外延生长的 Bi 铜酸盐超薄膜”Physica C. 185-189 (1991)。

Maki KAWAI,Masami MORI,Takashi HANADA,Masahiro KUDO,Nobuo ISHIZAWA,Tsutomu GODA,and Shousuke TERATANI: "Structure and Growth mechanism of Ultra Thin Films of Bi Cuprates Grown by the Low Temperature MBE" Physica C. 190. 27-30 (1991)

Maki KAWAI、Masami MORI、Takashi HANADA、Masahiro KUDO、Nobuo ISHIZAWA、Tsutomu GODA 和 Shousuke TERATANI：“低温 MBE 生长的 Bi 铜酸盐超薄膜的结构和生长机制”Physica C. 190. 27-30 (