新高温超伝導酸化物の化学設計とプロセッシング・第1班(新物質・新組成・相図班)

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本研究の目的は(1)新物質、新組成の探索、(2)状態分析、微細構造解析と超伝導性、(3)単結晶育成と物性、(4)薄膜作製とその物性である。これらの課題に従って成果を述べる。(1)に関しては高酸素圧中で種々の物質を合成を行っているが、中でもLa_<2ーx>Bi_xCuO_<4+δ>が20Kで超伝導転移し、高い体積分率を示すにもかかわらず、Cuの平均原子価が2であるという興味ある現象を見出した。BiーPb系にBaOを添加することにより、117KまでT_cが上昇すること、また、フッ素添加したYBa2CuO_<7ーx>(YBCO)が、測定する雰囲気を酸素中にすると100Kまで上昇することを見出した。Sr_<n+1>V_nO_<3N+1>は金属的な伝導性を示すが、超伝導にはならない。(2)については、まず、湿式分析により多成分の超伝導体の各元素の価数を別々に決定する方法を開発した。また、EPMAによりBi系酸化物の微少領域でも酸素量の分析が可能である。NQRにより、La_<2ーx>Sr_xCuO_4を測定し、八面体配位とピラミッド型配位のCuのシグナルを同定し、超伝導性との関連を論じた。中性子回折により、高圧下のYBa_2Cu_4O_8の構造を解析し、圧力によるT_Cの向上は、構造パラメ-タを精密化して、CuO_2面が高いホ-ル濃度になるためとしている。(3)については、Bi系の大型単結晶の育成を行うため、部分溶融や結晶成長のその場観察を光集中型高温顕微鏡で行い、正確な状態図の検討も行った。単結晶を用いた光学測定の研究も昨年に続いて進展している。(4)については、大きな進歩があった。高速電子線回折(RHEED)を結晶成長しながら測定すると、鏡面反射強度が振動し、その振動の周期がYBCOでは1単位胞に相当し、2次元成長していることを世界で初めて見出した。RHEED振動でモニタ-しながら結晶成長を制御すると、1単位胞の超薄膜や1単位胞が交互に積層した人工超格子を設計通り作製でき、またそれらの超伝導特性を明らかにすることができた。