極低温・強磁場用温度素子の開発に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02640244
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 吉澤 正人 岩手大学, 工学部, 助教授 (30220619)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 重松 公司 岩手大学, 教育学部, 講師 (10221293) ; 池田 弘毅 岩手大学, 工学部, 教授 (40100979)
• Keywords: アンダ-ソン局在 / 温度計 / 薄膜 / 低温 / 強磁場

Research Abstract

磁場に影響されない温度計の開発を基礎物性の立場から行うことを目的として、ZrーN薄膜の物性を調べた。試料は、種々の窒素分圧と基盤温度においてマゲネトロン・スパッタ法により作製された。試料の厚さは約270nmであった。試料は、ヘリウム3領域から室温まで電気抵抗、30テスラ以下で磁気抵抗が測定され、その結果から、現在までに以下の結論が得られている。
(1)ZrーNの基礎物性
ZrーNの輸送現象はアンダ-ソン局在で原理的に理解することができることが判った。試料の電気抵抗及びその温度依存性は、成膜時の基盤温度と、窒素分圧に強く依存し、大きく二つのグル-プに分けることができ、また、両者には明確な境界があることが判った。低窒素分圧、抵基盤温度(領域I)で作製された試料は、3次元の局在、反対の条件(領域II)で作製された試料は、主として2次元の局在効果の様相を示す。しかし、ZrーNの全体の物性は、2次元及び3次元の局在の共存効果によってはじめて理解される。低磁場における磁気抵抗は、局在効果では説明できず、磁気秩序の可能性が指摘された。
(2)温度計の開発
現在のところ、温度計としても優れ、磁場にも影響されないという理想的な温度計の開発には到っていない。しかし、2つのタイプの優れた温度計が領域Iと領域IIの境界から創出されるらしいとの指針が得られた。すなわち、零磁場で、室温から0.3Kまで通してカバ-できる温度計が、境界に隣接したIの領域から得られ、磁場中で優れた(10テスラと30テスラの間で温度誤差に換算して10mKしか変動しない)温度計が境界に隣接したIIの領域から得られている。この2つの性質を兼ね備えた温度計を開発することが次年度の1つの目標である。

Research Products

• [Publications] M.Yoshizawa: "Temperature and magnetic field dependence of resistance in ZrーN sputtered films" Physica B. 165&166. 293-294 (1990)
• [Publications] 吉澤 正人: "ZrN系薄膜温度素子の磁気抵抗に関する研究" 東北大学金属材料研究所 超伝導材料開発施設・平成元年度年次報告. 262-265 (1990)
• [Publications] 吉澤 正人: "磁場に影響されない温度センサの開発" 低温工学協会・材料部会シンポジウム. (1991)
• [Publications] M.Yoshizawa: "Anderson localization in ZrーN sputtered films" Physical Review B. (1991)