コバルト系酸化物による酸化物超伝導体超格子の開発と物性研究

• Project/Area Number: 06750007
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 塚田 一郎 東京大学, 工学部, 助手 (10251357)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1994: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 銅酸化物超伝導 / コバルト酸化物 / 分子線エピタキシ- / 薄膜 / 超格子 / ジョセフソン接合

Research Abstract

本年度はMBE法による銅酸化物超伝導体と絶縁体コバルト酸化物とのヘテロエピシキャル成長技術を確立し、超格子作製と三層構造によるジョセフソン接合の作製にいどんできた。その成果はほぼ達成して、銅酸化物超伝導体の研究に新しい側面を開いたと考える。その基本技術は論文として掲載済である。
まずBi_2Sr_2Ca_<N-1>Cu_nO_<2n+4+σ>(n=1,2,3,)とBi_2Sr_<m+1>Co_mO_y(m=1,2)との積層構造でCuとCoの置換効果を詳細に調べ、高温超伝導体であるn=2,3相ではほぼ置換が抑制され良質な蓄積構造作製が可能であることを見出した。また接合評価を行なうための電流電圧特性およびそれの微分特性を測定する装置系をくみ上げた。この組合せによるジョセフソン結合の作製は現在なお続行中であるが、現段階で良好な接合特性を得るにはいたっていない。
また当初は危惧された置換効果を回避するべく低温で成長可能なSrCuO_2とSrCoO_yの組合せによる超格子の作製を試みた結果、X線回折の評価では設計道りのブラッグ反射に加え結晶全体の平坦度を示す完全なまでのラウエ振動が観測された。これは世界的に見ても銅酸化物を中心とした超格子における結晶性の良さでは、最右翼に位置するもので、コバルト酸化物の相性の良さが実証された。更にはこの超格子を輸送特性の評価からCuO_2面積層構造を、その厚みを薄くみするにつれて低温でホールの易動度が異常に増大する事を発見し、次元性との関連を明らかにした。