分子線エピタキシー法による鉄系超伝導薄膜の成長と超伝導接合の作製

铁基超导薄膜的生长和分子束外延超导结的制备

• 批准号: 12J10465
• 负责人: 川口 昂彦
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J10465/
• 关键词: 超伝導; 薄膜; 接合; MBE; 鉄系超伝導体

鉄系超伝導体NdFeAs(O, F)を用いた超伝導デバイスの実現のために、超伝導体/絶縁体/超伝導体の構造をナノメートルサイズで作製する必要がある。この絶縁体として、CaF_2はNdFeAs(O, F)と結晶学的に相性が非常に良い。昨年度の研究でCaF_2/NdFeAsO積層構造を作製したが、この界面状態をさらに詳細に調べるために、電力中央研究所と協力して、透過電子顕微鏡による観察を行った。CaF_2を成長温度800℃で成長した薄膜では、CaF_2の台形状の断面が随所に見られ、それ以外の領域ではNdFeAsO表面が完全に露出していることが分かった。また、元素分析の結果、CaF_2の島の中央部とNdFcAso層と反応している領域が確認された。一方、CaF_2を成長温度400℃で成長した試料では、NdFeAsO層がCaF_2層によってほとんど覆われており、元素分析の結果、CaF_2/NdFeAsO界面での反応は見られないことが分かった。また、この試料のCaF_2表面は比較的広い範囲で平坦なテラスを持っていたが、テラスの境目では(111)面ファセットを持つ数nmの段差が見られた。この段差の位置は、その下のNdFeAsO層表面に発生していた段差の位置と対応していた。すなわち、NdFeAsO層の表面平坦性が理想的であれば、CaF_2層は容易に平坦化できると考えられる。NdFeAsO層の平坦化には、微量に含まれるNdAsなどの不純物の発生が関係していると考えられる。以上とは別に、本研究で作製した、NdFeAs(0, F)薄膜およびBaFe_2(As, P)_2薄膜を用いて、ドイツ・プリードリヒシラー大学イエナの低温物理研究室にて、超伝導接合の作製に取り組んだ。接合角45度のバイクリスタルMgO基板の上に成長したBaFe_2(AS, P)_2薄膜を用いて、粒界接合を作製した。また、NdOF表面層によってフッ素ドープしたNdFeAs (0, F)薄膜を用いて、InPb/SiO_2/NdOF/INdFeAs(0, F)の積層型接合およびInPb/自然劣化層/NdFeAs(0, F)のエッジタイプ接合の作製を試みた。

It is necessary to manufacture the structure of Fe-based superconductor NdFeAs(O, F) for its application in the field of superconductor/insulator/superconductor. The phase properties of CaF_2 and NdFeAs(O, F) are very good. The research of CaF_2/NdFeAsO multilayer structure was carried out in cooperation with the Central Research Institute of Electric Power. CaF_2 film grown at 800℃, CaF_2 mesa cross-section is completely exposed in all areas except NdFeAsO. As a result of elemental analysis, the central part of CaF_2 island and the reverse part of NdFcAso layer were confirmed. For example, CaF_2 growth temperature is 400℃, sample growth temperature is 400℃, NdFeAsO layer is 400 ℃, CaF_2 layer is 400 ℃, elemental analysis results are 400 ℃, CaF_2/NdFeAsO interface is 400 ℃, sample growth temperature is 400 ℃, NdFeAsO layer is 400 ℃, CaF_2 layer is 400 ℃, NdFeAsO layer is 400 ℃, CaF_2 layer is 400 ℃, NdFeAsO layer is 400 ℃, CaF_2 layer is 400 ℃, NdFeAsO layer is 400 ℃, CaF_2 layer is 400 ℃, CaF_2 layer is 400 ℃, NdFeAsO layer is 400 ℃, CaF_2 layer is 400 ℃. The CaF_2 surface of the sample is relatively flat and has a range of several nm. The position of the segment difference is opposite to that of the NdFeAsO layer. The surface flatness of NdFeAsO layer is ideal, while CaF2 layer is easy to be planarized. NdFeAsO layer planarization, trace NdAs, impurity generation and relationship In this study, NdFeAs(0, F) thin films and BaFe2 (As, P) 2 thin films were fabricated by using the same methods as described above. BaFe_2(AS, P)_2 thin films grown on MgO substrates with a junction angle of 45 degrees were prepared by chemical and grain bonding. NdFeAs (0, F) thin films were prepared by using InPb/SiO_2/NdOF/INdFeAs (0, F) multilayer bonding and InPb/naturally deteriorated layer/NdFeAs (0, F) multilayer bonding.

项目成果

Growth of a smooth CaF2 layer on NdFeAsO thin film

NdFeAsO 薄膜上光滑 CaF2 层的生长

• DOI: 10.1088/1742-6596/507/1/012047
• 发表时间: 2014
• 期刊: J. Phys. Conf. Ser.
• 作者: N. Sumiya;T. Kawaguchi;M. Chihara;M. Tabuchi;T. Ujihara;A. Ichinose;I. Tsukada;and H. Ikuta
• 通讯作者: and H. Ikuta

NdFeAs(O,F)薄膜を用いた超伝導接合の作製

NdFeAs(O,F)薄膜超导结的制作

• 发表时间: 2012
• 作者: 川口昂彦;角谷直紀;田渕雅夫;宇治原徹;竹田美和;生田博志
• 通讯作者: 生田博志