酸化物超伝導体/強磁性体構造を用いたボルテックス-静磁波相互作用の研究

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強磁性体中を伝搬する静磁波(Magnetostatic Wave;MSW)と酸化物超伝導体中のボルテックスとの相互作用は、新規な超伝導デバイスへの開発に対して非常に興味深い。この相互作用を調べるには酸化物超伝導体/強磁性体の積層構造が必要であるが、一般に静磁波デバイスに用いられているY_3Fe_5O_<12>(YIG)と酸化物超伝導体との直接積層は、それらの格子整合性と界面での化学反応により、非常に困難である。本研究では、まずYIGに代わる酸化物超伝導体と積層可能な強磁性体の探索を行った。その結果、酸化物超伝導体と同種の結晶構造をもち、かつ格子整合性に優れたペロブスカイト型Mn系酸化物の強磁性絶縁領域を用いることを提案した。レーザーアブレーション法で数種類のMn系酸化物の薄膜を作製し、電気・磁気特性を評価した結果、それらの中でもPr_<0.85>Ca_<0.15>MnO_3(PCMO)が優れた磁気特性および誘電特性をもつことが明らかとなった。次に、PCMOと酸化物超伝導体YBa_2Cu_3O_<7-y>(YBCO)との積層構造を作製し、共に良好なc-軸配向のエピタキシャル積層膜を得ることに成功した。さらに、この構造においてPCMO中にMSWが伝搬できるかどうかを確認するために、MSW帯域除去フィルタを作製し、その伝送特性よりPCMO中のMSWの伝搬を確認した。これらの結果は、YBCO/PCMO構造が超伝導静磁波フィルタや遅延線への応用に有用であると共に、静磁波-超伝導ボルテックスとの相互作用を用いた新規なデバイスの実現の可能性を示唆するものである。