Nb-Si系薄膜の抵抗異常の再現性向上に関する研究

Research Project

Project/Area Number	60213010
Research Category	Grant-in-Aid for Special Project Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kagoshima University
Principal Investigator	大串哲弥鹿児島大学, 工, 教授 (10041568)
Project Period (FY)	1985
Project Status	Completed (Fiscal Year 1985)
Budget Amount *help	¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000) Fiscal Year 1985: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000)
Keywords	超伝導 / 抵抗異常 / Nb-Si / 薄膜
Research Abstract	Nb-Si薄膜にみられる抵抗異常が超伝導現象と非常に類似している事を筆者等はみいだした。その抵抗値が【10^3】程度変化する温度は200K前后である。しかしその再現性は非常に悪く2〜3%にすぎない。当科学研究費はその再現性の向上に用いられた。その結果、その再現性は60%程度まで向上し、組識的に本現象の研究が行なえるまでになった。再現性向上の手段として用いられた方法は、1)スパッた製膜時に【10^(-5)】トール程度の酸素ガスをアルゴンガスに混入して、スパッタを行う。2)サファイア基板を傾斜する事によって、膜面に衝突するイオン、エネルギーを減少する。3)膜面内でNbとSiの組成比を変化させて結晶の安定化を行なった。又抵抗異常の特性として1)抵抗異常は殆んどのサンプルに就いて液体窒素温度以上で起る。2)抵抗転移は冷却時と加熱時で、温度に対するヒステリシスが存在する。3)エレクトロン,プローブ,マイクロアナライザー等によるX線の照射后時性が大きく変る事が多い。4)熱サイクルによって特性が変化する。等である。 X線光電子分光(X.P.S.)による、膜成分の組成分折の結果次のようなことが判った。1) 表面から250Åの深さまでは、酸化物として【Nb_2】【O_5】,Nb【O_2】 NbOが存在する。2)基板からのAlの折出が存在し、その量は10At%に及ぶ、これはかなりの量が【Al_2】【O_3】の形で存在し、膜表面から基板境界まで大体一様である。一部純Alとしても存在する。SiはSi【O_2】及び【Si_3】【N_4】の形で膜表面から、基板と膜の境界に恒って存在する。その窒素は導入酸素中に含まれていたものかどうか現在、検討中である。酸素の量は40〜50At%の量が膜全体にわたって含まれている。結果的には純Nb及びAlとその酸化物(絶縁体又は半導体)及びSi及びその酸化物及び窒化物が混在したものとなって居る。現在マイスナー効果の檢出を試みている段階であり、Allender,Bray and Bardeenによって示されたエキシトニック超伝導体との関連について研究を進めうる段階となった。