超伝導酸化物単結晶薄膜の水熱合成と評価

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Ba【Pb_(1-x)】Bix【O_3】結晶は、0【<!_】x【<!_】0.30組成において超伝導体となることが知られているが、結晶の均質性、酸素欠陥等の問題のために超伝導状態にシャープには転移せず、また物性の正しい評価が困難であった。本研究では、低温での単結晶育成が可能で、また、組成の均質化が可能な水熱合成法を適応し、良質の超伝導酸化物単結晶を育成するための溶解度の測定、溶媒の選択を行ない、薄膜化のための基礎的研究をすることを目的としている。さらに、合成した結晶の物性を測定し、従来法によって合成された結晶の物性と比較検討することによって、本結晶合成法の特長及び物性に影響する因子を明らかにする。水熱育成用溶媒として、Kcl,NaCl,KN【O_3】,NaN【O_3】などの水溶液を選択し、これらの各溶液中における溶解度を測定した。その結果、選択したこれらの溶媒中では、Ba【Pb_(1-x)】Bix【O_3】は安定に生成し、かつ、単結晶の育成に十分な溶解度を有することがわかった。しかし、BaPb【O_3】とBaBi【O_3】の所定比の混合母剤を用いた場合には組成の制御は困難であり、予め所定組成のペロブスカイト固溶体を調製することが必要であった、3mKCl溶媒中の水熱合成では、Ba【Pb_(0.70)】【Bi_(0.30)】【O_3】固溶体を母剤として用いることによって、目的とするBa【Pb_(0.75)】【Bi_(0.25)】【O_3】単結晶の育成が可能となった。この単結晶について、SQUID装置を用いてマイスナー効果を利用した超伝導転移を測定した。転移開始温度は11.7K、転移巾ΔTは1.8Kと非常に鋭く、また単結晶全体が超伝導状態になっており、これまでに発表された結果より優れている。これは、本研究において設計し、製作した水熱合成装置が十分な効果を与えたものであり、本方法の有用性を示している。今後は、さらに、この優れた特性を示す単結晶を用いた構造解析と物性及び超伝導転移機構についての研究を進め、応用への基礎研究を進める必要がある。また、単相合成に成功しているLi【Ti_2】【O_4】結晶の機能化について更に検討する。