Bi系酸化物超伝導体高品質薄膜のキャリア密度制御に関する研究

优质Bi基氧化物超导体薄膜载流子密度控制研究

• 批准号: 08750359
• 负责人: 井上 真澄
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750359/
• 关键词: 酸化物超伝導体; BSCCO; 薄膜; キャリア密度; 熱処理

Bi系酸化物超伝導体Bi_2Sr_2Ca_<n-1>Cu_nO_x(BSCCO)はnの値により100Kを越える臨界温度を示す相も存在する。高い臨界温度を持つこの材料の可能性を追求し,応用していくためには,各相のキャリア密度の評価およびその制御による物性変化(特に臨界温度の変化)について明らかにしていく必要がある。一方,BSCCOは理論的考察可能なデータを得るような良質な膜を作製しにくい材料である。申請者らのグループではこれまでに,薄膜としては世界最高の臨界温度を有する平滑なBSCCO薄膜をas-grownで得る方法を開発した。本研究ではBi系酸化物超伝導体薄膜のキャリア密度制御について検討し,臨界温度などの物性変化との関係を明らかにすることを目的とした。本研究で得られた知見を以下に述べる。1.組成変化によるキャリア密度制御法の検討:本研究では多元スパッタリング装置を用いるため,薄膜の組成を容易にかつ微妙に変化させられる。BSCCOではBi-O層がキャリア供給層と考えられるため,ここではBi量を変化させて実験を行った。その結果,Bi量の増加につれ,常伝導抵抗は極小値を示すことがわかった。また,臨界温度については2201相の場合は極大値を示したが,2212相の場合にはほとんど変化しなかった。この原因についてはキャリア密度のほかに結晶性,電子状態等も含めて今後検討する必要がある。2.他の方法によるキャリア密度制御法の検討:製膜後の熱処理の効果を検討した。600℃程度で窒素中熱処理を行い,キャリア密度の低下を試みた。その結果,処理時間の増加と共に臨界温度および臨界電流密度の低下が見られ,常伝導抵抗は増加した。この処理による結晶性および表面状態の変化はなく,特性の変化がキャリア密度の変化を反映するものであることが示唆された。

Bi of acidification for 伝 conductor Bi_2Sr_2Ca_ < n - 1 > Cu_nO_x (BSCCO) は n の numerical に よ り 100 k を more え る critical temperature を も す phase exists in す る. High を い critical temperature holding つ こ の material の possibility を し pursuit, 応 with し て い く た め に は, each phase の キ ャ リ ア density の review 価 お よ び そ の suppression に よ る physical - chemical (especially の に critical temperature variations) に つ い て Ming ら か に し て い く necessary が あ る. On the one hand, the investigation of the BSCCO にく theory may なデ なデ タを タを to obtain るような high-quality な membranes を for the production of <s:1> にく である materials である. Applicants ら の グ ル ー プ で は こ れ ま で に, film と し て は を has the world's tallest の critical temperature す る smooth な BSCCO film を as - grown で を る method has a 発 し た. This study で は Bi system acidification super 伝 conductor film の キ ャ リ ア density suppression に つ い て 検 for し, critical temperature な ど の physical - chemical と の masato を and Ming ら か に す る こ と を purpose と し た. This study で obtained られた insights from を as described in に べる below. 1. Composition variations change に よ る キ ャ リ ア density suppression method の 検 please: this study で は multivariate ス パ ッ タ リ ン を グ device with い る た め, film of の を easy に か つ subtle に variations change さ せ ら れ る. BSCCO で は Bi - O layer が キ ャ リ ア supply layer と exam え ら れ る た め, こ こ で は Bi quantity を variations change さ せ て be 験 を line っ た. As a result, the Bi quantity <e:1> increases by に に れ れ, and the constant 伝 derivative resistance <s:1> minimum value を shows す とがわ とがわ った った. ま た, critical temperature に つ い て は 2201 phase の occasions は numerical を and shown great し た が, 2212 phase の occasions に は ほ と ん ど variations change し な か っ た. こ の reason に つ い て は キ ャ リ ア density の ほ か に crystalline, electronic state も containing め て 検 for future す る necessary が あ る. 2. His <s:1> method によるキャリア density control method <e:1> 検 discusses: the effect of <s:1> thermal treatment after film formation を検 discusses た. At 600℃, the heat treatment of で nitrogen is を and キャリア, and the density is relatively low を and みた. As a result, the processing time <s:1> increases と, the に critical temperature および, and the critical current density <e:1> decreases が. See られ, the constant 伝 leads to an られ increase in resistance and an た た. こ の 処 Richard に よ る crystalline お よ び surface state の variations change は な く, features の variations change が キ ャ リ の ア density variations change を reflect す る も の で あ る こ と が in stopping さ れ た.