高温超伝導ジョセフソン素子の新しい形成法-電界放射型透過電子顕微鏡の利用-

• Project/Area Number: 10875003
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Kochi University of Technology
• Principal Investigator: 谷脇 雅文 高知工科大学, 工学部, 教授 (20133712)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大貫 惣明 北海道大学, 工学部, 教授 (10142697) ; 鈴木 朝夫 高知工科大学, 工学部, 教授 (80016782)
• Project Period (FY): 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 1998: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 高温超伝導 / ジョセフソン接合 / 電子顕微鏡 / 薄膜 / 照射欠陥 / レーザーアブレイション / FE-TEM / YBCO

Research Abstract

ジョセフソン接合作製の第一段階として、薄膜作製をおこなった。ターゲット物質との組成比のずれが少ない方法としてレーザーアブレイション法がある。本研究ではこの方法によってSrTiO_3基板上(以下STOと略す)にYBa_2Cu_3O_<7-8>薄膜(YBCO)を作製し、基板温度と結晶成長の関係を明らかにした。(110)STO基板上に堆積した薄膜のSEM観察結果では、堆積時基板温度が600℃〜625℃では表面に特に構造が見られないが、625℃から幅0.05μぐらいの模様が見られる。700℃〜725℃では、ほぼ等間隔の平行な線状の組織が現れている。さらに高温では、線状組織はあらわれないが、低温とはまた異なる表面モフォロジーが観察された。
薄膜のXRD結果は以下のことを示した。基板温度の低い場合には、アモルファス、650℃以上でYBCO結晶が現れるが、温度上昇に従って、表面の支配的な方位は(103)、(110)、(160)、(001)と変化する。断面TEM観察の結果では、基板温度625℃以下ではYBCOはほとんどアモルファスであり、650℃以上でエビタキシャル成長している。基板温度625℃の時には、界面から約40Åぐらいまでエビタキシャル成長しているが、そこから約200Åまでは多結晶、それより上はアモルファスになっている。基板温度700℃では、YBCO(110)が成長しているが、基板との格子間隔のミスマッチのために界面に近いところで、結晶配列に歪みが見られ、約20Å程度の厚さのバッファー層ができている。SEM観察で見られた規則的な線状組織は、格子のミスマッチのために生じているものと考えられる。基板温度700℃でみられる線状組織を断面TEM観察したところ、多結晶になっていた。