高品質高温超伝導体単結晶への位置制御された人工欠陥導入とその物性

高质量高温超导单晶中人工缺陷的位置控制引入及其物理性能

基本信息

批准号：
17760017
负责人：
大井修一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

高品質高温超伝導体単結晶、主に劈開による薄膜作製が可能なBi2Sr2CaCu2O8+yへの位置制御された微細孔の導入、およびその磁束線物性評価を行った。ミリングによる試料表面の過熱防止、ダメージ低減のため、30Kまで冷却可能な試料ホルダーをミリングチャンバー内に組み込み、同時に磁場下での抵抗測定が可能となるように改造を行った。さらに、この試料ホルダーは可動式であり、ミリングと物理加熱蒸着をin-situで行うことが出来る。イオンミリングによる試料作製と磁場下での磁束線フロー抵抗測定を同一チャンバー内で大気解放することなくできるため、大気中の水蒸気などによる試料劣化などの影響を受けることなく、物性測定を行うことが可能となった。試料の微細孔の導入に関して、Focused Ion Beamを用いて正三角格子・正方格子・ハニカム格子・ランダム配置といった対称性を持つ微細孔格子の導入に引き続き、空間的に非対称な形状を持つ孔(具体的には三角形)を正方格子状に配置した試料の作製を行った。正三角格子・正方格子・ハニカム格子など、面内対称性がある場合には、磁束液体相におけるマッチング効果の存在が、局所磁化測定・磁束線フロー抵抗測定から確認できた。一方、ランダム配置の場合には、磁束線フロー抵抗にマッチング効果は見られていない。空間的に非対称な孔形状の場合には、高温超伝導体で初めて磁束線フローでのラチェット効果を確認した。ラチェット効果の極性はマッチング磁場を境に急激に正負反転する。その物理的な起因はまだ不明であるが、従来超伝導体においては見られていないだけに興味深い。また、貫通孔だけでなく、表面に数10nmのメッシュ状構造を導入する事に成功し、僅かな表面構造にもかかわらず非常に顕著なマッチング効果が、磁束線フローに現れる事を見出した。

将定位控制的微孔引入高质量的高温超导体单晶，主要是通过裂解和评估其磁通线特性。为了防止过热并通过铣削减少对样品表面的损害，可以将可以冷却至30K的样品支架纳入铣床，并修改样品支架以同时允许在磁场下进行电阻测量。此外，样品持有人是可移动的，可以在原位铣削并物理加热的蒸气。 Since sample preparation by ion milling and magnetic flux line flow resistance measurement under a magnetic field can be performed in the same chamber without releasing the atmosphere, physical properties can be measured without being affected by sample deterioration due to water vapor in the atmosphere, etc. Regarding the introduction of micropores in the sample, following the introduction of micropores with symmetry such as equilateral triangular lattices, square lattices, honeycomb lattices, and使用聚焦离子束进行随机排列，制备样品，其中以空间不对称形状（特别是三角形）的孔（特别是三角形）以方形格形排列。在平面内对称性的情况下，例如等边三角晶格，方形晶格，蜂窝晶格等，可以通过局部磁化测量和磁性通量流量电阻测量来证实磁通液相中的匹配效应。另一方面，在随机排列的情况下，未观察到磁通线电阻的匹配效果。在空间不对称的孔形状的情况下，首次使用高温超导体确认磁通线流动中的棘轮效应。匹配磁场后，棘轮效应的极性突然被积极而负面。它们的身体起源仍然未知，但是这很有趣，因为在传统的超导体中没有看到它们。此外，我们成功地在表面和孔上成功地引入了几十nm的网状结构，发现尽管表面结构较小，但在磁通量线流中仍会出现非常明显的匹配效果。