酸化物超伝導体/酸化物半導体の界面構造及びジョセフソン素子応用に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06216221
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡部 洋一 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50011169)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北川 学 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (30110711) ; 柴田 克成 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (10260522)
• Keywords: YBCO / PBCO / PYBCO / ポッピング伝導 / 半導体バンド伝導 / 縮退半導体 / 超伝導3端子素子 / 電界効果

Research Abstract

酸化物超伝導体YBa_2Cu_3O_<7-δ>(YBCO)と,非超伝導体PrBa_2Cu_3O_<7-δ>(PBCO)が良好な接合界面を形成することは近年よく知られており,両者を用いたデバイスの作製が盛んに行われている。本研究では,PBCOの伝導機構に関して調べることでYBCO/PBCO/YBCO型ジョセフソン接合の持つ特異性を検討し,またPBCOの特性を利用してデバイス化を試みた.具体的には,YBCOとPBCOの混晶系である,(Pr_xY_<1-x>)Ba_2Cu_3O_<7-δ>(PYBCO)薄膜について非超伝導状態から超伝導状態への転移を観測し,PBCOの伝導機構を考察した.また,YBCOとPBCOを用いた超伝導3端子素子を作製し,電界効果特性を調べた.
はじめに,PYBCO薄膜の伝導特性について調べた.PBCOはホッピング(VRH)伝導を示すことが知られているが,これは100〔K〕以下の低温域で起こるもので,高湿領域ではキャリアが活性化エネルギーを得て不純物半導体と同様のバンド伝導に転移することが示された.PBCOのPrをYと置換すると不純物密度が増加し,ついには縮退半導体となるために金属伝導に転移することが観測された。さらに,光照射に対するPBCOとPYBCOの反応の違いから,PBCOの伝導面がCuO鎖に存在し,YBCOのようにCuO_2面にはないことが証明された.
また,YBCO/PBCO/YBCO構造を用いた3端子素子を作製した.接合PBCO部分をゲートとしてゲートに電界を印加すると,素子の抵抗値が変化した.この変化は100〔K〕以上の高湿域でのみ観測され,低温領域では電界効果が現れなかった.原因は,PBCOの伝導機構が100〔K〕前後で転移することから説明できた.

Research Products

• [Publications] M.Miyazaki: "Proximity effect of PrBaCuO/YBaCuO double layer" Advances in Superconductivity. VI. 901-904 (1994)
• [Publications] H.Kimura: "The electrical properties of PrBaCuO in YBaCuO/PrBaCuO/YBaCuO jnction" Advances in Superconductivity. VI. 1067-1070 (1994)
• [Publications] Y.Okabe: "Fabrication and estimation of YBaCuO/nonsuperconductive YBaCuO coplanar Josephson junction by focused ion beam" Advances in Superconductivity. VI. 1039-1044 (1994)
• [Publications] T.Ohmameuda: "Junction Capacitance of YBaCuO/PrBaCuO/YBaCuO structure measured at 4.2K" International Workshop on High-Temperature Superconducting Electron Devices. Pa-7. ‐9 (1994)
• [Publications] Y.Okabe: "Proximity effect of YBaCuO" Bulletin of the Electrotechnical laboratony. 58. 134-136 (1994)
• [Publications] H.Kimura: "Fabrication of field effectdevices usingn YBaCuO/PrBaCuO/YBaCuO junctions" Technical Report of IEICE. SCE94-28. 1-6 (1994)