1994 Fiscal Year Annual Research Report
原子層CVD法による高温超伝導選択エピタキシャル多層ヘテロ接合の作製と特性評価
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06216224
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小田 俊理 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50126314)
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| Keywords | 酸化物高温超伝導体 / MOCVD法 / 表面モフォロジー / 超薄膜 / 原子層結晶成長 / 超伝導特性 / 超伝導臨界電流 |
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| Research Abstract |
1.原子層MOCVDによる結晶成長
YBCO膜の有機金属プレカーサには,DPM金属錯体を用いた。Ba原料が劣化しやすいという問題に対しては、フェナントロリンをアダクツとして添加することにより解決した。コンピュータの指令により空気作動バルブが開閉し、原料ガスバルブは原子層毎に所定時間だけ供給される。基板にはSrTiO_3を用いた。基板温度は650℃で堆積を行った。
2.原子間力顕微鏡による表面モフォロジー観察
成長表面の断面プロファイルを観察すると、YBCOのc軸長(1.2nm)に相当する階段状の構造が得られた。原子層レベルで平滑なテラス幅は、原料同時供給法では100nm程度であるのに対し、原子層MOCVD法の場合、STO基板で330nm、NGO基板で660nmという大きな値が得られた。多層ヘテロエピタキシャル構造のデバイス作製に最適な作製法であることが分かった。
3.超伝導特性
膜厚が40nmのYBCO膜の超伝導臨界電流密度はは4.2Kで3x10^7A/cm^2、77Kで3x10^6A/cm^2という高い値が得られた。膜厚が12nmという超薄膜試料でも臨界温度が80Kの超伝導特性が得られており、MOCVD法で作製した膜の均一性が高いことを示している。
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[Publications] Shunri Oda: "Staircase-like Structures in In Situ Optical Reflectance Measurement as an Evidence for Two-Dimensional Crystal Growth in Layer-by-Layer Chemical Vapor" Applied Surface Science. 75. 259-262 (1994)
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[Publications] Hideaki Zama: "High Quality YBaCuO Thin Film Growth by Low-Temperature Metalorganic Chemical Vapor Deposition Using Nitrous Oxide" Materials Research Society Symposium Proceedings. 335. 291-296 (1994)
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[Publications] Hideaki Zama: "Superconducting Properties of Ultrathin Films of YBa2Cu30x Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition at 500℃" Japanese Journal of Applied Physics. 33. L312-L314 (1994)
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[Publications] Shunri Oda: "Atomic Layer-by-Layer Metalorganic Chimical Vapor Deposition of YBa2Cu30x Thin Films" Bulletins of Electrotechnical Laboratory. 58. 107-111 (1994)
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[Publications] Shunri Oda: "Preparation of Y-doped SrCuO_2 Infinite Layer Films by MOCVD" Physica C. 235-240. 979-980 (1994)
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[Publications] Shunri Oda: "Atomic Layer Controlled Metalorganic Chemical Vapor Deposition of Superconducting YBa2Cu30x Films" Journal of Crystal Growth. 145. 223-236 (1994)
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[Publications] 小田 俊理: "酸化物超伝導体の原子層MOCVD法における光学的その場成長モニター" 日本結晶成長学会誌. 21. S325-S332 (1994)
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[Publications] Shunri Oda: "Superconductivity and Surface Morphology of YBCO Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition" IEEE Transactions on Applied Superconductivity. (in press). (1994)
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[Publications] Hideaki Zama: "Advances in Superconductivity VI" Springer-Verlag. Tokyo, 921-924 (1994)
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[Publications] Shuuidhirou Yamamoto: "Advances in Superconductivity VII" Springer-Verlag. Tokyo (in press), (1995)
