1991 Fiscal Year Annual Research Report
高温超伝導体ヘテロエピタキシの表面・界面評価と光電応用
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03210107
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小林 猛 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (80153617)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 信一 慶応義塾大学, 理工学部, 講師 (10146722)
作田 健 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (70221273)
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| Keywords | 高温超伝導 / エピタキシャル成長 / 電界効果 / 清浄表面 / MISFET |
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| Research Abstract |
酸化物高温超伝導体YBCO薄膜エピタキシの清浄表面をUHVアニ-ルにより得る方法を確立して,大気成分ガスの表面への影響を明らかにした。酸素,窒素,水素,一酸化炭素,水蒸気について調べた。いずれのガス成分も表面吸着があるが,酸素はUHV放置だけで離脱した。窒素だけは強劣な毒性を発揮して,YBCO清浄表面に一度吸着すると表面結晶性に強い劣化をおこした。10^<ー5>Torrの低圧でさえ強い劣化をおこした。
ArFエキシマ・レ-ザ法により高誘電率SrTiO_3のエピタキシャル成長,SrTiO_3/YBCOヘテロエピタキシャル成長,CaTiO_3/SrTiO_3ヘテロエピタシャル成長をおこなった。結晶性を向上させることにより分極電子密度として6×10^<13>(電子/cm^2)を得ることができた。CaTiO_3のヘテロエピタキシは世界的にも初めてのことであり今後の誘電体人工設計研究の基礎ができた。
上記のヘテロ構造ウェハをエキシマ・レ-ザ選択成長法により作製して超伝導体の電界効果実験をおこなった。MISFET素子構造において,ゲ-ト電圧の印加により表面超伝導層の電子状態を変調することに成功した。超伝導体の中に直流MIS電界が侵入することを初めて実証する多くのデ-タを得た。工学的には超伝導トランジスタが誕生したことで大変に意義深いものである。FETの動作は半導体バンドモデルにより矛盾なく説明できることが分かり,高温超伝導体の電子状態をバンドモデル記述できることを直接示すことができた。
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[Publications] Takeshi Kobayashi;Ken Sakuta: "Application of High Tc Superconductors to Electronic and Optical Devices" Int.Conf.on Solid St.Devices and Materials. 420-422 (1991)
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[Publications] Ken Sakuta;Takeshi Kobayashi: "Microscopic Observation of Interface Structure of YBaCuO/MgO/YBaCuO Double Heteroepitaxial Thin films by TEM" IEEE Trans.on Magn.27. 1361-1364 (1991)
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[Publications] Sho-ichi Hoshiguchi;Takeshi Kobayashi: "Selective Epitaxial Growth of YBaCuO Thin films and Its Applications to MOSFET Fabrication" IEEE Trans.on Magn.27. 1441-1444 (1991)
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[Publications] Ken Sakuta;Takeshi Kobayashi: "Experimental and Analysis on High Electric Field Transport in Epitaxial YBCO Thin Films" Jpn.J.Appl.Phys.30. 3355-3363 (1991)
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[Publications] Tomoaki Ohara;Takeshi Kobayashi: "Atmospheric Deterioration of Clean Surface of Epitaxial (001) YBaCuO Thin Films by Low-Energy Electron Diffraction" Jpn.J.Appl.Phys.30. L2085-L2087 (1991)
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[Publications] Ken-ichi Matsui;Takeshi Kobayashi: "Hot carrier effet on current transport in Epitaxial YBaCuO thin films" Appl.phys.Lett.60(2). 243-245 (1992)
